KR20030021124A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20030021124A
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하마모토타케시
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 센스앰프의 구동에 기인하여, 개개의 센스앰프의 센스속도가 저하하는 것을 방지한 반도체장치를 제공한다. 에피택셜층(3)의 주표면 내부에는, P형 불순물을 포함한 P형 웰층(6)이 선택적으로 배치되고, P형 웰층(6)의 저면에 접하도록 N형 불순물을 포함한 N형 보텀층(7)이 배치되어 있다. 그리고, P형 웰층(2)은 N형 보텀층(7)에 접하는 두께로 배치되고 N형 보텀층(7)과 P형 웰층(2)으로 PN 접합이 형성되어 있다. 또한, 에피택셜층(3)의 주표면 내부에는, P형 웰층(6)을 사이에 끼우도록, N형 불순물을 포함한 N형 웰층(4) 및 P형 불순물을 포함한 P형 웰층(5)이 선택적으로 배치되어 있다.Provided is a semiconductor device which prevents the sense speed of an individual sense amplifier from being lowered due to the driving of a plurality of sense amplifiers. Inside the main surface of the epitaxial layer 3, a P-type well layer 6 containing P-type impurities is selectively disposed, and an N-type bottom layer containing N-type impurities so as to contact the bottom of the P-type well layer 6 ( 7) is arranged. The P type well layer 2 is arranged to have a thickness in contact with the N type bottom layer 7, and a PN junction is formed between the N type bottom layer 7 and the P type well layer 2. In addition, inside the main surface of the epitaxial layer 3, an N-type well layer 4 including N-type impurities and a P-type well layer 5 including P-type impurities are formed to sandwich the P-type well layer 6 therebetween. It is optionally arranged.

Description

반도체장치 및 그 제조방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Semiconductor device and manufacturing method therefor {SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 반도체장치 및 그것의 제조방법에 관한 것으로, 특히, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 센스앰프를 구비한 반도체장치 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a sense amplifier such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and a method for manufacturing the same.

<메모리셀의 구성><Configuration of Memory Cells>

DRAM의 일례로서, 도 17에, 한 본의 메모리셀에 하나의 N 채널 MOS 트랜지스터(NMOS 트랜지스터)를 갖는 1 트랜지스터셀 방식의 DRAM(90)의 메모리셀 부분의 구성을 나타낸다.As an example of a DRAM, FIG. 17 shows a configuration of a memory cell portion of the DRAM 90 of a one transistor cell system having one N-channel MOS transistor (NMOS transistor) in one memory cell.

도 17에 있어서, 평행하게 배치된 2본의 데이터선 DL0및 DL1과, 평행하게 배치된 2본의 워드선 WL0 및 WL1이 교차하는 4본의 부분에 있어서, 각각, NM0S 트랜지스터 M0, M1, M2 및 M3을 갖는 메모리셀 MC0, MC1, MC2 및 MC3가 배치되어 있다.In Fig. 17, in the four portions in which two data lines DL0 and DL1 arranged in parallel and two word lines WL0 and WL1 arranged in parallel intersect, the NM0S transistors M0, M1, M2, respectively. And memory cells MC0, MC1, MC2, and MC3 having M3.

MOS 트랜지스터 M0의 게이트전극 및 드레인전극은, 워드선 WL0 및 데이터선 DL0에 접속되고, NMOS 트랜지스터 M1의 게이트전극 및 드레인전극은, 워드선 WL0 및 데이터선 DL1에 접속되며, NMOS 트랜지스터 M2의 게이트전극 및 드레인전극은, 워드선 WL1 및 데이터선 DL0에 접속되고, NM0S 트랜지스터 M3의 게이트전극 및 드레인전극은, 워드선 WL1 및 데이터선 DL1에 접속되어 있다.The gate electrode and the drain electrode of the MOS transistor M0 are connected to the word line WL0 and the data line DL0, and the gate electrode and the drain electrode of the NMOS transistor M1 are connected to the word line WL0 and the data line DL1, and the gate electrode of the NMOS transistor M2. And the drain electrode are connected to the word line WL1 and the data line DL0, and the gate electrode and the drain electrode of the NM0S transistor M3 are connected to the word line WL1 and the data line DL1.

또한, NM0S 트랜지스터 M0, M1, M2 및 M3의 각각의 소스전극과 접지전위와의 사이에는, 커패시터 CS가 접속되어 있다.The capacitor CS is connected between the source electrode of each of the NM0S transistors M0, M1, M2, and M3 and the ground potential.

데이터선 DL0 및 DL1에는, 각각 센스앰프 SA가 접속되고, 또한, 데이터선 DL0 및 DL1의 한쪽끝은, 각각 열 선택 스위치 CW0 및 CW1에 의해 데이터 입출력선 IO와의 접속, 비접속이 제어되는 구성으로 되어 있다. 이때, 센스앰프 SA는 센스앰프 구동신호에 의해 동작이 제어되는 스위치 SW0 및 SW1을 갖고 있다.A sense amplifier SA is connected to the data lines DL0 and DL1, respectively, and one end of the data lines DL0 and DL1 is connected to and disconnected from the data input / output line IO by the column select switches CW0 and CW1, respectively. It is. At this time, the sense amplifier SA has switches SW0 and SW1 whose operation is controlled by the sense amplifier drive signal.

또한, 데이터선 DL0 및 DL1의 다른쪽 끝은, 프리챠지 스위치 PW0 및 PW1에 의해, 프리챠지 전압 공급선 PL과의 접속, 비접속이 제어되는 구성으로 되어 있다. 또, 데이터선 DL0 및 DL1에는 용량 CD가 기생하고 있다.The other ends of the data lines DL0 and DL1 have a configuration in which connection and disconnection with the precharge voltage supply line PL are controlled by the precharge switches PW0 and PW1. The capacitor CD is parasitic on the data lines DL0 and DL1.

다음에, DRAM(90)의 동작에 대해 도 17을 참조하여 설명한다.Next, the operation of the DRAM 90 will be described with reference to FIG. 17.

<프리챠지 동작><Precharge Action>

DRAM에 있어서는, 메모리셀의 동작에 앞서서 프리챠지 동작이 행해진다. 프리챠지 동작은, 데이터선 DL0 및 DL1을 소정의 프리챠지 전압 VP로 설정하는 동작 으로, 프리챠지 전압 VP은 기록 전압 VDD의 절반(VP=VDD/2)이 일반적이다.In DRAM, the precharge operation is performed prior to the operation of the memory cell. The precharge operation is an operation in which the data lines DL0 and DL1 are set to a predetermined precharge voltage VP. The precharge voltage VP is generally half of the write voltage VDD (VP = VDD / 2).

커패시터에의 기록 전압 VDD와 0V와의 중간값으로 프리챠지 전압 VP을 설정하는 것에 의해, 데이터선의 충방전에 따른 소비전력 및 잡음을 저감할 수 있다.By setting the precharge voltage VP to an intermediate value between the write voltage VDD and 0V to the capacitor, power consumption and noise due to charging and discharging of the data line can be reduced.

프리챠지 동작은, 프리챠지 클록이 온함으로써 스타트하고, 프리챠지 클록이 오프하면 프리챠지 전압 VP은 데이터선의 기생용량 CD에서 플로팅 상태로 유지된다.The precharge operation is started by turning on the precharge clock, and when the precharge clock is off, the precharge voltage VP is maintained in the floating state on the parasitic capacitance CD of the data line.

<판독 동작><Read operation>

특정한 메모리셀, 예를 들면, 메모리셀 M0의 데이터를 판독하는 동작에 관해 설명한다.An operation of reading data of a specific memory cell, for example, memory cell M0, will be described.

우선, 메모리셀 M0가 접속된 워드선 WL0을 선택하고, 펄스전압(워드펄스)을 인가한다. 이것에 의해, 메모리셀 M0 내부의 커패시터 CS의 정보전압(VDD 또는 0V)에 따른 신호전압 VS가, 프리챠지 전압 VP에 중첩되어, 양 또는 음의 신호로서 데이터선 DL0로 출력된다. 여기서, 커패시터의 정보가 데이터선에 출력되는 동작을「데이터의 호출」로 호칭하는 경우도 있다. 신호전압 VS는 이하의 수식 (1)로 표시된다.First, the word line WL0 to which the memory cell M0 is connected is selected, and a pulse voltage (word pulse) is applied. As a result, the signal voltage VS corresponding to the information voltage (VDD or 0V) of the capacitor CS in the memory cell M0 is superimposed on the precharge voltage VP and output to the data line DL0 as a positive or negative signal. Here, the operation in which the information of the capacitor is output to the data line is sometimes referred to as "calling data". The signal voltage VS is represented by the following formula (1).

[수 1][1]

일반적으로 커패시터 CS의 용량은, 기생용량 CD에 비해 훨씬 작고, 최근에는, 반도체칩의 면적을 작게 하기 위해, 메모리셀을 소형화하여, 1본의 데이터선에는 될 수 있는 한 다수의 메모리셀을 접속하는 경향에 있기 때문에, 커패시터 CS는더욱 작고, 기생용량 CD는 더욱 커지는 경향이 있다.In general, the capacitance of the capacitor CS is much smaller than that of the parasitic capacitance CD, and in recent years, in order to reduce the area of the semiconductor chip, the memory cell is miniaturized, and as many data cells as possible can be connected to one data line. Since the capacitor CS is smaller, the parasitic capacitance CD tends to be larger.

작은 양 및 음의 신호인 신호전압 VS는, 데이터선 DL0 및 DL1에 접속된 센스앰프 SA에서 검출되어 증폭된다.The signal voltage VS, which is a small positive and negative signal, is detected and amplified by the sense amplifier SA connected to the data lines DL0 and DL1.

이 센스앰프 SA는, 프리챠지 전압 VP(VDD/2)를 참조전압으로 하여 동작하여, 혹시 신호전압 VS가 VDD/2보다 크면 센스앰프 SA의 출력전압은 VDD가 되고, VDD/2보다 작으면 0이 된다.The sense amplifier SA operates by using the precharge voltage VP (VDD / 2) as a reference voltage. If the signal voltage VS is greater than VDD / 2, the output voltage of the sense amplifier SA becomes VDD. It becomes zero.

이 커패시터 CS의 정보에 대응한 증폭전압을, 열 선택 스위치 CW0 및 CW1을 온함으로써 외부에 출력하여, 판독 동작은 완료한다. 이때, 선택된 워드선(여기서는 워드선 WL0) 위의 모든 비선택 메모리셀(여기서는 메모리셀 M1)의 정보도, 데이터선 DL1에 호출되어, 센스앰프 SA에서 증폭된다.The amplification voltage corresponding to the information of the capacitor CS is output to the outside by turning on the column select switches CW0 and CW1, and the read operation is completed. At this time, the information of all unselected memory cells (here, memory cell M1) on the selected word line (here word line WL0) is also called in data line DL1 and amplified by sense amplifier SA.

워드펄스가 인가되면, 그 워드선 상의 모든 메모리셀의 정보는 파괴된다. 즉, 커패시터 CS의 용량이 기생용량 CD에 비교하여 충분히 작기 때문에, VDD 또는 0V이었던 커패시터 CS의 스토리지 노드는, 그것의 정보전압과는 무관계로, 프리챠지 전압으로 충전되어 버린다.When a word pulse is applied, the information of all the memory cells on that word line is destroyed. That is, since the capacity of the capacitor CS is sufficiently small compared to the parasitic capacitance CD, the storage node of the capacitor CS, which was VDD or 0 V, is charged with the precharge voltage regardless of its information voltage.

보다 상세하게는, 2값 정보에 대응한 스토리지 노드전압은, 워드펄스가 인가되면, VDD로부터 (VDD/2)+VS로, 또는, 0V로부터 (VDD/2)-VS로 변화한다. 요컨대, 스토리지 노드의 2진 정보의 전압마진은, VDD로부터 2VS로 감소하기 때문에, 정보가 파괴된 것과 같은 상태가 된다.More specifically, the storage node voltage corresponding to the two-value information changes from VDD to (VDD / 2) + VS or from 0V to (VDD / 2) -VS when a word pulse is applied. In short, the voltage margin of the binary information of the storage node decreases from VDD to 2VS, resulting in a state in which the information is destroyed.

따라서, 모든 데이터선에 센스앰프를 설치하고, 이들 센스앰프에서 동시에 신호전압 VS를 VDD 또는 0V로 증폭하여, 각각의 메모리셀에 재기록하지 않으면 안된다.Therefore, sense amplifiers must be provided on all data lines, and these signal amplifiers must simultaneously amplify the signal voltage VS to VDD or 0V and rewrite the respective memory cells.

따라서, 판독 동작시에는, 선택 워드선 상의 모든 메모리셀에 대해, 미소한 신호전압 VS의 호출·증폭·재기록이라고 하는 일련의 동작이 병렬로 행해지고, 그 중의 선택된 메모리셀이 접속되는 데이터선의 정보만이, 판독 정보로서 외부로 추출된다.Therefore, in the read operation, a series of operations such as call, amplification, and rewriting of the small signal voltage VS are performed in parallel to all the memory cells on the selected word line, and only the information of the data line to which the selected memory cell is connected is performed. This is extracted outside as read information.

<기록 동작><Recording action>

선택된 메모리셀, 예를 들면, 메모리셀 M0에의 기록 동작은, 워드선 WL0에 워드 펄스를 인가하고, 데이터선 DL0에 2값의 정보전압(VDD 또는 0V)의 어느 하나를 제공하는 것에 의해, 실행된다.The write operation to the selected memory cell, for example, memory cell M0, is executed by applying a word pulse to word line WL0 and providing one of two information voltages (VDD or 0V) to data line DL0. do.

그렇지만, 상기에서 설명한 바와 같이, 워드펄스를 인가한 것에 의한 비선택셀의 정보파괴를 막지 않으면 안되기 때문에, 기록 동작에 앞서서 판독 동작이 행해진다.However, as described above, since the information destruction of the unselected cells by applying the word pulse must be prevented, the read operation is performed before the write operation.

즉, 워드선 WL0 상의 모든 메모리셀에 대하여, 전술한 판독 동작을 행하여, 각각의 데이터선에, 메모리셀의 정보에 대응한 증폭전압을 일시적으로 유지한다.That is, the above-described read operation is performed on all the memory cells on word line WL0, and the amplification voltage corresponding to the information of the memory cells is temporarily held in each data line.

그 후, 열 선택 스위치 CW0를 온하여, 선택된 데이터선 DL0 상의 증폭전압을외부(데이터 입출력선 IO)로부터의 기록 정보전압으로 강제적으로 치환하여, 기록 정보전압을 선택된 메모리셀 MC0의 커패시터 CS에 입력한다.Thereafter, the column select switch CW0 is turned on to forcibly replace the amplification voltage on the selected data line DL0 with the write information voltage from the external (data input / output line IO) to input the write information voltage to the capacitor CS of the selected memory cell MC0. do.

이때, 선택된 워드선(여기서는 워드선 WL0) 상의 모든 비선택 데이터선(여기서는 데이터선 DL1)의 증폭전압은, 비선택 셀(여기서는 메모리셀 MC1)에 재기록된다.At this time, the amplification voltages of all unselected data lines (here, data lines DL1) on the selected word line (here, word line WL0) are rewritten to the unselected cells (here, memory cell MC1).

이상의 동작에 의해, 선택셀의 판독 또는 기록 동작 여하에 따르지 않아, 선택 워드선 상의 비선택 메모리셀에서는, 미소한 신호전압 VS의 호출·증폭·재기록이라고 하는 일련의 동작이 행해지게 된다.By the above operation, regardless of the read or write operation of the selected cell, a series of operations such as calling, amplifying and rewriting the small signal voltage VS is performed in the non-selected memory cell on the selected word line.

이때, 충분한 신호전압을 데이터선에 출력하기 위해, 또는, 전압 VDD를 커패시터 CS에 기록하기 위해, 워드펄스 전압은 전압 VDD와 셀 트랜지스터의 임계값 전압 Vth의 합 이상의 전압으로서 주어진다.At this time, to output a sufficient signal voltage to the data line, or to write the voltage VDD to the capacitor CS, the word pulse voltage is given as a voltage equal to or more than the sum of the voltage VDD and the threshold voltage Vth of the cell transistor.

<리플레쉬 동작><Refresh operation>

DRAM 고유의 리플레쉬 동작은, 상기에서 설명한 판독 동작을, 모든 워드선에 대해 순차 행하는 것으로 실현할 수 있다.The refresh operation inherent in DRAM can be realized by sequentially performing the read operation described above for all word lines.

즉, 리플레쉬 동작은 워드선 단위로 행해지고, 그 워드선 상의 모든 메모리셀이 동시에 리플레쉬된다. 이에 따라, 메모리셀 내의 커패시터 Cs의 스토리지 노드 전압은, 전류리크 등으로 저하되고 있어도 초기의 값으로 재생되게 된다. 모든 워드선에 대해, 전술한 것과 같이 리플레쉬 동작을 행하는 것에 의해, 모든 메모리 셀의 정보가 재생되어, 반도체칩 전체로서 기억정보가 유지된다.That is, the refresh operation is performed on a word line basis, and all memory cells on the word line are refreshed at the same time. As a result, the storage node voltage of the capacitor Cs in the memory cell is regenerated to an initial value even if the voltage is reduced due to a current leak. By performing the refresh operation on all word lines as described above, the information of all the memory cells is reproduced, and the storage information is held as the entire semiconductor chip.

<DRAM의 전체 구성><Overall Configuration of DRAM>

도 18에, DRAM의 전체 구성을 나타낸다. 도 18은 일반적인 DRAM의 평면구성예를 모식적으로 나타낸 도면으로, 도 17을 사용하여 설명한 DRAM(90)의 메모리셀 부분은, 메모리 어레이 블록 MAB에 포함되어 있다.18 shows the overall configuration of the DRAM. FIG. 18 is a diagram schematically showing a planar configuration example of a general DRAM. The memory cell portion of the DRAM 90 described with reference to FIG. 17 is included in the memory array block MAB.

복수의 메모리 어레이 블록 MAB가 2열로 배열되고, 해당 배열에서 끼워지는 중앙에 전원이 배치되어 중앙전원 CPW를 구성하고 있다.A plurality of memory array block MABs are arranged in two rows, and a power source is disposed in the center of the array to form a central power source CPW.

이때, 도 18에는 나타내지 않지만, 중앙전원 CPW에는, 외부전원의 접속 및 접지를 위한 패드나, 외부 전원전압을 내부 전원전압으로 강압하기 위한 강압기(Voltage Down Converter) VDC, 내부 전원전압 및 접지전압을 전송하기 위한 배선 등이 배치되어 있다. 또한, 메모리 어레이 블록 MAB에 있어서는, 복수의 메모리셀이 배열되어 메모리 어레이가 구성되고, 또한, 센스앰프 등의 주변회로 등이 배치되어 있다.In this case, although not shown in FIG. 18, the central power supply CPW includes a pad for connecting and grounding an external power supply, a voltage down converter VDC for stepping down the external power supply voltage to an internal power supply voltage, an internal power supply voltage, and a ground voltage. Wiring for transmission is arranged. In the memory array block MAB, a plurality of memory cells are arranged to form a memory array, and peripheral circuits such as sense amplifiers and the like are arranged.

도 19는 도 18에 나타낸 메모리 어레이 블록 MAB의 구성을 모식적으로 나타내고 있고, 메모리 어레이 블록 MAB가 복수의 메모리 어레이 MA로 구성되어 있는 상태를 보이고 있다.FIG. 19 schematically shows the configuration of the memory array block MAB shown in FIG. 18 and shows a state in which the memory array block MAB is composed of a plurality of memory array MAs.

여기서, 메모리 어레이 블록 MAB 중의 하나의 메모리 어레이 MA의 구성을 도 20에 나타낸다.Here, the configuration of one memory array MA in the memory array block MAB is shown in FIG.

도 20에 나타낸 바와 같이, 복수의 메모리셀 MC가 소정간격으로 매트릭스 형태로 배열되어 메모리셀 어레이를 구성하고 있다. 그리고, 동일 열방향의 메모리셀 MC은 데이터선인 공통의 비트선 BL에 접속되고, 해당 비트선 BL은 센스앰프 SA에 접속되어 있다. 하나의 센스앰프에는 2본의 비트선 BL이 접속되어, 비트선쌍을 구성하고 있다.As shown in Fig. 20, a plurality of memory cells MC are arranged in a matrix form at predetermined intervals to form a memory cell array. The memory cells MC in the same column direction are connected to a common bit line BL, which is a data line, and the bit line BL is connected to a sense amplifier SA. Two bit lines BL are connected to one sense amplifier to form a pair of bit lines.

평행하게 배치되는 복수의 비트선 BL에 직교하도록 복수의 워드선 WL이 배치되고, 각 워드선 WL은, 동일 행방향의 메모리셀 MC에 공통으로 접속되어 있다.A plurality of word lines WL are arranged so as to be orthogonal to the plurality of bit lines BL arranged in parallel, and each word line WL is commonly connected to the memory cells MC in the same row direction.

여기서, 도 20에 있어서는 메모리셀 MC를 MOS 트랜지스터의 활성영역의 윤곽 형상으로서 나타내고 있고, 비트선 BL은 MOS 트랜지스터의 소스·드레인층에 접속되며, 워드선 WL은 MOS 트랜지스터의 게이트전극으로서 나타내고 있다.In FIG. 20, the memory cell MC is shown as the contour shape of the active region of the MOS transistor, the bit line BL is connected to the source / drain layer of the MOS transistor, and the word line WL is shown as the gate electrode of the MOS transistor.

이때, 센스앰프 SA는, 접속되는 2본의 비트선 BL 중에서 한쪽의 전압을 참조전압으로서 사용한다.At this time, the sense amplifier SA uses one voltage among two bit lines BL to be connected as a reference voltage.

다음에, 도 20의 구성 중에서 센스앰프 SA의 주위의 구성에 대해 도 21을 사용하여 설명한다.Next, the configuration around the sense amplifier SA in the configuration of FIG. 20 will be described with reference to FIG. 21.

도 21에 나타낸 바와 같이, 센스앰프 SA는, 직렬로 접속된 P 채널 MOS 트랜지스터(PMOS 트랜지스터) P1 및 NMOS 트랜지스터 N1과, 동일하게 직렬로 접속된 PMOS 트랜지스터 P2 및 NMOS 트랜지스터 N2을 갖고, PMOS 트랜지스터 P1 및 NM0S 트랜지스터 N1의 게이트 전극은, 공통하여 PMOS 트랜지스터 P2 및 NMOS 트랜지스터 N2의 접속노드에 접속되고, PMOS 트랜지스터 P2 및 NMOS 트랜지스터 N2의 게이트전극은, 공통하여 PMOS 트랜지스터 P1 및 NM0S 트랜지스터 N1의 접속노드에 접속되어 있다.As shown in FIG. 21, sense amplifier SA has PMOS transistor P2 and NMOS transistor N2 connected in series similarly to P-channel MOS transistor (PMOS transistor) P1 and NMOS transistor N1 connected in series, and PMOS transistor P1. And the gate electrode of the NM0S transistor N1 is commonly connected to the connection node of the PMOS transistor P2 and the NMOS transistor N2, and the gate electrodes of the PMOS transistor P2 and the NMOS transistor N2 are commonly connected to the connection node of the PMOS transistor P1 and the NM0S transistor N1. Connected.

그리고, PM0S 트랜지스터 P1 및 NMOS 트랜지스터 N1의 접속노드는 비트선 BL에 접속되고, PM0S 트랜지스터 P2 및 NMOS 트랜지스터 N2의 접속노드는 비트선/BL에 접속되어 있다.The connection node of the PM0S transistor P1 and the NMOS transistor N1 is connected to the bit line BL, and the connection node of the PM0S transistor P2 and the NMOS transistor N2 is connected to the bit line / BL.

비트선 BL과 비트선 /BL로 1조의 비트선쌍을 구성하고, 비트선 BL 및 /BL은, 열선택선 CSL의 신호에 의해 제어되는 NMOS 트랜지스터 MSW에 의해, 데이터 입출력선 IO 및 /IO와의 접속, 비접속이 제어되는 구성으로 되어 있다.The bit line BL and the bit line / BL constitute a pair of bit line pairs, and the bit lines BL and / BL are connected to the data input / output lines IO and / IO by an NMOS transistor MSW controlled by a signal of the column select line CSL. In this case, the non-connection is controlled.

또한, 복수의 비트선쌍에 직교하도록, 전원 배선 WR1 및 WR2, 센스 인에이블 배선 SEp 및 SEn이 배치되어 있다.The power supply wirings WR1 and WR2 and the sense enable wirings SEp and SEn are arranged so as to be orthogonal to the plurality of bit line pairs.

전원 배선 WR1은, 내부전압 VDD가 공급되는 배선으로, 센스 인에이블 배선 SEp과 쌍을 이루고, 양자는 드라이버 트랜지스터인 PM0S 트랜지스터 MP1를 통해 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다.The power supply wiring WR1 is a wiring supplied with the internal voltage VDD and is paired with the sense enable wiring SEp, and both are electrically connected through the PM0S transistor MP1 which is a driver transistor.

전원 배선 WR2은, 접지전압 GND가 공급되는 배선으로, 센스 인에이블 배선 SEn과 쌍을 이루며, 양자는 드라이버 트랜지스터인 NM0S 트랜지스터 MN1를 통해 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다.The power supply wiring WR2 is a wiring supplied with the ground voltage GND, and is paired with the sense enable wiring SEn, and both are electrically connected to each other via the NM0S transistor MN1 as the driver transistor.

그리고, 센스앰프 SA를 구성하는 PM0S 트랜지스터 P1 및 P2의 소스전극은, 센스 인에이블 배선 SEp에 접속되고, NMOS 트랜지스터 N1 및 N2의 소스전극은, 센스 인에이블 배선 SEn에 접속되는 구성으로 되어 있다.The source electrodes of the PM0S transistors P1 and P2 constituting the sense amplifier SA are connected to the sense enable wiring SEp, and the source electrodes of the NMOS transistors N1 and N2 are connected to the sense enable wiring SEn.

이러한 구성에 있어서는, PMOS 트랜지스터 MP1 및 NMOS 트랜지스터 MN1에, 센스앰프 구동신호 /SAE 및 SAE가 인가되었을 때에만, 센스앰프 SA를 구성하는 PM0S 트랜지스터 P1 및 P2의 소스전극, 및 NMOS 트랜지스터 N1 및 N2의 소스전극에, 내부전압 VDD 및 접지전압 GND가 인가되고, 그 이외의 경우에는, 상기 소스전극은 플로팅으로 되어 있다. 이 동작은, 센스앰프의 스탠바이 전류를 저감하기 위해 행해진다.In such a configuration, only when the sense amplifier drive signals / SAE and SAE are applied to the PMOS transistors MP1 and the NMOS transistor MN1, the source electrodes of the PM0S transistors P1 and P2 constituting the sense amplifier SA, and the NMOS transistors N1 and N2 The internal voltage VDD and the ground voltage GND are applied to the source electrode, and in other cases, the source electrode is floating. This operation is performed to reduce the standby current of the sense amplifier.

도 22에, 메모리 어레이 MA에 배치되어 있는 센스앰프 SA에의 전원공급을 위한 배선도면을 모식적으로 나타낸다.FIG. 22 schematically shows a wiring diagram for supplying power to the sense amplifier SA arranged in the memory array MA.

도 21을 사용하여 설명한 바와 같이, 센스앰프 SA에는, 전원 배선 WR1, 센스 인에이블 배선 SEp을 통해 내부전압 VDD가, 전원 배선 WR2, 센스 인에이블 배선 SEn을 통해 접지전압 GND가 공급되지만, 전원 배선 WR1 및 WR2은, 도 22에 나타낸 것과 같이, 중앙전원 CPW에 접속되어 있는 메쉬파워라인 MPL1 및 MPL2을 통해 전압이 고정되는 구성으로 되어 있다.As described with reference to FIG. 21, the sense amplifier SA is supplied with the internal voltage VDD through the power supply wiring WR1 and the sense enable wiring SEp, and the ground voltage GND through the power supply wiring WR2 and the sense enable wiring SEn. As shown in Fig. 22, WR1 and WR2 have a configuration in which the voltage is fixed through the mesh power lines MPL1 and MPL2 connected to the central power supply CPW.

그리고, 1본의 메쉬파워라인에는 복수의 전원 배선이 접속되어 있다. 즉, 메쉬파워라인 MPL1은 내부전압 VDD를 공급하는 배선으로, 각 메모리 어레이 MA 내에 배치된 전원 배선 WR1에 접속되어 있다. 또한, 메쉬파워라인 MPL2은 접지전압 GND를 공급하는 배선으로, 각 메모리 어레이 MA 내에 배치된 전원 배선 WR2에 접속되어 있다.A plurality of power supply wirings are connected to one mesh power line. That is, the mesh power line MPL1 is a wiring for supplying the internal voltage VDD and is connected to the power supply wiring WR1 arranged in each memory array MA. The mesh power line MPL2 is a wiring for supplying the ground voltage GND, and is connected to the power supply wiring WR2 disposed in each memory array MA.

이때, 메쉬파워라인 MPL1 및 MPL2은, 각각 교대로 복수배치되고, 복수의 메쉬파워라인 MPL1는, 외부 전원전압 Vdd를 내부전압 VDD로 강압하기 위한 강압기 VDC의 출력선 OL1에 접속되어 있다. 이때, 외부 전원전압 Vdd는, 외부전압 패드 PD2를 통해, 반도체칩의 외부에서 공급된다.At this time, a plurality of mesh power lines MPL1 and MPL2 are alternately arranged, and a plurality of mesh power lines MPL1 are connected to the output line OL1 of the step-down VDC for stepping down the external power supply voltage Vdd to the internal voltage VDD. At this time, the external power supply voltage Vdd is supplied from the outside of the semiconductor chip through the external voltage pad PD2.

또한, 복수의 메쉬파워라인 MPL2는, 접지 패드 PD1에 접속되는 접지선 OL2에 접속되어 있다.The plurality of mesh power lines MPL2 are connected to the ground line OL2 connected to the ground pad PD1.

여기서, 도 23에 나타낸 타이밍 챠트를 사용하여, 도 21을 참조하여 메모리셀로부터의 데이터의 판독시의 문제점에 관해 설명한다.Here, with reference to FIG. 21, the problem at the time of reading data from a memory cell is demonstrated using the timing chart shown in FIG.

도 23은, 센스 인에이블 배선 SEp 및 SEn과, 비트선 BL 및 /BL의 전압변화에 관해 나타내고 있고, 실선으로 나타낸 파형이 문제가 되는 현상을 나타내며, 점선으로 나타낸 파형이 이상적인 파형이다.Fig. 23 shows the voltage change of the sense enable wirings SEp and SEn and the bit lines BL and / BL. The waveform shown by the solid line represents a problem, and the waveform shown by the dotted line is an ideal waveform.

도 23에 있어서 화살로 나타낸 타이밍으로 센스앰프 구동신호 SAE 및 /SAE를 주면, 센스 인에이블 배선 SEp을 통해, 센스앰프 SA를 구성하는 PM0S 트랜지스터 P1 및 P2의 소스전극에는 내부전압 VDD가 공급되고, NMOS 트랜지스터 N1 및 N2의 소스전극에는, 센스 인에이블 배선 SEn을 통해 접지전압 GNP이 공급된다.When the sense amplifier drive signals SAE and / SAE are given at the timing indicated by the arrows in FIG. 23, the internal voltage VDD is supplied to the source electrodes of the PM0S transistors P1 and P2 constituting the sense amplifier SA through the sense enable wiring SEp. The ground voltage GNP is supplied to the source electrodes of the NMOS transistors N1 and N2 through the sense enable wiring SEn.

이때, 이상적으로는, 비트선 BL은 센스앰프 구동신호 SAE가 주어지는 타이밍으로 점선으로 나타낸 바와 같이 급격하게 상승하고, 비트선 BL은 센스앰프 구동신호 /SAE가 주어지는 타이밍으로 급격하게 하강한다.At this time, ideally, the bit line BL rapidly rises as indicated by the dotted line at the timing at which the sense amplifier drive signal SAE is given, and the bit line BL rapidly drops at the timing at which the sense amplifier drive signal / SAE is given.

그러나, 복수의 센스앰프 SA가 일제히 온하면, 도 23에 나타낸 바와 같이, 센스 인에이블 SEp 및 SEn의 전위가 각각, Δ VDD와 Δ GND 만큼 변동한다.However, when a plurality of sense amplifiers SA are turned on all at once, as shown in Fig. 23, the potentials of the sense enable SEp and SEn fluctuate by ΔVDD and ΔGND, respectively.

이것은, 센스 인에이블 배선 SEp 및 SEn에는 복수의 센스앰프가 접속되기 때문에 배선길이가 길어, 배선용량이 크고, 배선용량에 기인하는 전압강하가 센스 인에이블 배선 SEp에서 발생하여, 전압상승이 센스 인에이블 배선 SEn에서 발생하기 때문이다. 이 전압변화를 일으키는 전자 전류와 홀 전류의 각각의 시간 적분값은, 전하보존법칙에 의해 같아진다.Since a plurality of sense amplifiers are connected to the sense enable wirings SEp and SEn, the wiring length is long, the wiring capacity is large, and a voltage drop caused by the wiring capacity is generated at the sense enable wiring SEp, and the voltage rise is sensed. This is because it occurs in the enable wiring SEn. The time integration values of the electron current and the hall current causing this voltage change are equal by the charge storage law.

이와 같이, 센스앰프를 구동하기 위한 내부전압 VDD나 접지전압 GND가 변동하면, 센스앰프를 구성하는 트랜지스터의 구동능력이 저감하기 때문에, 워드선에 워드펄스가 주어져 판독이 시작되고 나서, 비트선 상의 정보를 센스하여 변별하기까지의 지연시간 tRCD가 길어진다. 이 결과, 센스앰프의 센스동작이 둔해진다고 하는 문제점이 생기게 된다.As described above, if the internal voltage VDD or ground voltage GND for driving the sense amplifier is changed, the driving capability of the transistors constituting the sense amplifier is reduced. Thus, word pulses are applied to the word lines, and reading is started. The delay time tRCD until sensing and discriminating information becomes long. As a result, there arises a problem that the sense operation of the sense amplifier becomes slow.

본 발명은, 상기한 것 같은 문제점을 해소하기 위해 주어진 것으로, 복수의 센스앰프의 구동에 기인하여, 개개의 센스앰프의 센스속도가 저하하는 것을 방지한 반도체장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device which prevents the sense speed of individual sense amplifiers from lowering due to driving of a plurality of sense amplifiers.

도 1은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 특징부의 구성을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of features of a semiconductor device of Embodiment 1 according to the present invention.

도 2는 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 회로구성을 나타낸 도면이다.Fig. 2 is a diagram showing the circuit configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 동작을 설명하는 타이밍 챠트이다.3 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 동작 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing the results of operation simulation of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 동작 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the results of the operation simulation of the semiconductor device of Example 1 of the present invention.

도 6은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 동작 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing the results of operation simulation of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 불순물 분포의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing simulation results of impurity distribution in the semiconductor device of Example 1 of the present invention.

도 8은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 불순물 분포의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing a simulation result of impurity distribution in the semiconductor device of Example 1 of the present invention.

도 9는 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 접합용량의 변화의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing simulation results of changes in junction capacitance of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 비저항의 변화의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing simulation results of changes in specific resistance of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 변형예의 구성을 나타낸 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing the configuration of a modification of the semiconductor device of Embodiment 1 of the present invention.

도 12는 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 변형예의 구성을 나타낸 단면도이다.12 is a cross-sectional view showing the configuration of a modification of the semiconductor device of Embodiment 1 of the present invention.

도 13은 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 N형 웰층의 전위 고정을 위한 구성을 나타낸 단면도이다.Fig. 13 is a sectional view showing a structure for fixing potential of an N-type well layer in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치의 N형 웰층의 전위 고정을 위한 구성을 나타낸 단면도이다.Fig. 14 is a sectional view showing a structure for fixing potential of an N-type well layer in the semiconductor device of Example 1 of the present invention.

도 15는 본 발명에 관한 실시예 2의 반도체장치의 회로구성을 나타낸 도면이다.Fig. 15 is a diagram showing the circuit configuration of the semiconductor device of Example 2 of the present invention.

도 16은 본 발명에 관한 실시예 2의 반도체장치의 특징부의 구성을 나타낸 단면도이다.Fig. 16 is a sectional view showing the structure of features of the semiconductor device of Embodiment 2 of the present invention.

도 17은 일반적인 1 트랜지스터셀 방식의 DRAM의 회로구성을 나타낸 도면이다.Fig. 17 is a diagram showing the circuit configuration of a DRAM of a general one transistor cell system.

도 18은 일반적인 DRAM의 전체 구성을 나타낸 도면이다.18 is a diagram showing the overall configuration of a general DRAM.

도 19는 일반적인 DRAM의 메모리 어레이 블록의 전체 구성을 나타낸 도면이다.19 is a diagram showing the overall configuration of a memory array block of a general DRAM.

도 20은 일반적인 DRAM의 메모리 어레이의 구성을 나타낸 도면이다.20 is a diagram showing the configuration of a memory array of a general DRAM.

도 21은 일반적인 DRAM의 센스앰프의 주위의 구성을 나타낸 도면이다.Fig. 21 is a diagram showing a configuration around a sense amplifier of a general DRAM.

도 22는 일반적인 DRAM의 센스앰프에의 전원공급을 위한 배선을 설명하는 도면이다.Fig. 22 is a diagram for explaining wiring for supplying power to a sense amplifier of a general DRAM.

도 23은 일반적인 DRAM의 동작을 설명하는 도면이다.Fig. 23 is a diagram for explaining the operation of a general DRAM.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 반도체 기판2, 5, 6: P형 웰층1: semiconductor substrate 2, 5, 6: P-type well layer

3: 에피택셜층4: N형 웰층3: epitaxial layer 4: N-type well layer

7: N형 보텀층WR1, WR2: 전원 배선7: N type bottom layer WR1, WR2: power supply wiring

본 발명의 일면에 따른 반도체장치는, 반도체 기판의 주표면 전체면에 배치되고, 그것의 윗쪽에 복수의 배선층이 배치되는 제 1 도전형의 주반도체층과, 상기 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체층과, 상기 제 1 반도체층을 사이에 끼우도록, 상기 제 1 반도체층에 인접하여 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 2 반도체층 및 제 2 도전형의 제 3 반도체층과, 적어도 상기 제 1 반도체층의 저면에 접하도록, 상기 제 1 반도체층 하부의 상기 주반도체층 내부에 선택적으로 배치된 제 2 도전형의 제 4 반도체층과, 상기 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층을 구비하고, 상기 제 5 반도체층은, 상기 제 4 반도체층과 PN 접합을 형성하는 두께로 배치되며, 상기 제 5 반도체층과 상기 제 4 반도체층 사이에 접합용량을 갖고, 상기 복수의 배선층은, 제 1 전압이 공급되는제 1 전원 배선과, 제 1 전압보다도 낮은 제 2 전압이 공급되는 제 2 전원 배선을 가지며, 상기 제 3 반도체층은, 상기 제 1 전원 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 반도체층은, 상기 제 2 전원 배선에 전기적으로 접속된다.A semiconductor device according to one aspect of the present invention is a main semiconductor layer of a first conductivity type in which a plurality of wiring layers are disposed on an entire main surface of a semiconductor substrate, and a plurality of wiring layers are disposed thereon, and a first main surface of the main semiconductor layer. A first semiconductor layer of a first conductivity type selectively disposed therein, and selectively inside the first main surface of the main semiconductor layer adjacent to the first semiconductor layer so as to sandwich the first semiconductor layer therebetween A second semiconductor layer of a first conductivity type and a third semiconductor layer of a second conductivity type, and selectively inside the main semiconductor layer below the first semiconductor layer so as to be in contact with at least a bottom surface of the first semiconductor layer. And a fourth semiconductor layer of the second conductivity type disposed, and a fifth semiconductor layer of the first conductivity type disposed on the entire inner surface of the second main surface of the main semiconductor layer, wherein the fifth semiconductor layer is the first semiconductor layer. 4 Two forming the PN junction with the semiconductor layer And a bonding capacitance between the fifth semiconductor layer and the fourth semiconductor layer, wherein the plurality of wiring layers are provided with a first power supply wiring to which a first voltage is supplied, and a second voltage lower than the first voltage. It has a 2nd power supply wiring, The said 3rd semiconductor layer is electrically connected to the said 1st power supply wiring, The said 2nd semiconductor layer is electrically connected to the said 2nd power supply wiring.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 주반도체층이 에피택셜 기판의 에피택셜층에 해당하고, 상기 제 5 반도체층은, 상기 반도체 기판의 상기 주표면 전체면을 덮도록 배치된다.In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the main semiconductor layer corresponds to an epitaxial layer of an epitaxial substrate, and the fifth semiconductor layer is disposed so as to cover the entire main surface of the semiconductor substrate.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 주반도체층이 S0I 기판의 S0I층에 해당하며, 상기 제 5 반도체층은, 상기 SOI층의 하부에 배치된 매립 절연막의 주표면 전체면을 덮도록 배치된다.In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the main semiconductor layer corresponds to a S0I layer of a S0I substrate, and the fifth semiconductor layer covers an entire main surface of a buried insulating film disposed under the SOI layer. It is arranged to be.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 제 1 및 제 3 반도체층의 두께는 동일하고, 상기 제 4 반도체층은, 상기 제 3 반도체층의 저면에도 접촉하도록 배치된다.In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the thicknesses of the first and third semiconductor layers are the same, and the fourth semiconductor layer is disposed to contact the bottom surface of the third semiconductor layer.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 제 5 반도체층이, 상기 제 1 반도체층의 하부에 대응하는 제 1 영역과, 상기 제 2 반도체층의 하부에 대응하는 제 2 영역으로 구분되어, 상기 제 2 영역의 두께는, 상기 제 1 영역의 두께보다도 두껍고, 상기 제 2 영역이 상기 제 2 반도체층의 방향으로 돌출하도록 배치된다.In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the fifth semiconductor layer is divided into a first region corresponding to a lower portion of the first semiconductor layer and a second region corresponding to a lower portion of the second semiconductor layer. The thickness of the second region is thicker than the thickness of the first region, and the second region is disposed to protrude in the direction of the second semiconductor layer.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 제 2 반도체층 및 상기 주반도체층을 관통하여, 상기 제 5 반도체층의, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역과의 경계부에 이르는 제 1 도전형의 플러그층을 더 구비하고, 상기 제 2 전압이상기 플러그층을 통해 상기 제 5 반도체층에 주어진다.A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first conductive layer penetrating through the second semiconductor layer and the main semiconductor layer to reach an interface between the first region and the second region of the fifth semiconductor layer. And a second plug layer, wherein the second voltage is applied to the fifth semiconductor layer through the plug layer.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 제 1 및 제 2 전원 배선이, 센스앰프의 구동전원을 공급하는 배선이다.In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the first and second power supply wirings are wirings for supplying driving power for a sense amplifier.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치는, 상기 제 1 및 제 2 전원 배선이, 인버터의 구동전원을 공급하는 배선이다.In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the first and second power supply wirings are wirings for supplying driving power to an inverter.

본 발명의 일면에 관한 반도체장치의 제조방법은, 반도체 기판의 주표면 전체면에 배치되고, 그것의 윗쪽에 복수의 배선층이 배치되는 제 1 도전형의 주반도체층과, 상기 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체층과, 상기 제 1 반도체층을 사이에 끼우도록, 상기 제 1 반도체층에 인접하여 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 2 반도체층 및 제 2 도전형의 제 3 반도체층과, 적어도 상기 제 1 반도체층의 저면에 접하도록, 상기 제 1 반도체층 하부의 상기 주반도체층 내부에 선택적으로 배치된 제 2 도전형의 제 4 반도체층과, 상기 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층을 구비하는 반도체장치의 제조방법에 있어서, 상기 반도체 기판으로서 제 1 도전형의 불순물을 비교적 고농도로 갖는 기판을 준비하는 공정(a)과, 상기 반도체 기판의 주표면 전체면에 상기 주반도체층을 형성한 후, 상기 제 1 내지 제 4 반도체층을 형성하기 전에, 상기 반도체 기판을 900℃∼1200℃의 온도범위에서, 30분 이상 가열함으로써, 상기 반도체 기판 중의 상기 제 1 도전형의 불순물을 확산시켜 상기 제 5 반도체층을 형성하는 공정(b)을 구비하고 있다.A semiconductor device manufacturing method according to one aspect of the present invention includes a first conductive main semiconductor layer having a plurality of wiring layers disposed on an entire main surface of a semiconductor substrate, and a plurality of wiring layers disposed thereon, and a first semiconductor layer Inside the first major surface of the main semiconductor layer adjacent to the first semiconductor layer so as to sandwich the first semiconductor layer of the first conductivity type selectively disposed inside the first major surface and the first semiconductor layer therebetween. A second semiconductor layer of a first conductivity type and a third semiconductor layer of a second conductivity type selectively disposed on the substrate, and inside the main semiconductor layer below the first semiconductor layer to be in contact with at least a bottom surface of the first semiconductor layer. In the manufacturing method of a semiconductor device, comprising a fourth semiconductor layer of the second conductivity type selectively disposed in the first semiconductor layer, and a fifth semiconductor layer of the first conductivity type disposed on the entire inner surface of the second main surface of the main semiconductor layer. To the semiconductor substrate (A) preparing a substrate having a relatively high concentration of impurities of a first conductivity type, and after forming the main semiconductor layer on the entire main surface of the semiconductor substrate, the first to fourth semiconductor layers are formed. Before the step, the step (b) of heating the semiconductor substrate in a temperature range of 900 ° C. to 1200 ° C. for 30 minutes or more to diffuse the first conductivity type impurities in the semiconductor substrate to form the fifth semiconductor layer. Equipped.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치의 제조방법은, 상기 공정 (b)가, 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 소자분리 절연막을 형성하는 공정을 겸용한다.In the method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the step (b) also combines a step of selectively forming an element isolation insulating film inside the first main surface of the main semiconductor layer.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치의 제조방법은, 상기 반도체 기판의 가열시간은, 150 내지 400분이다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the heating time of the semiconductor substrate is 150 to 400 minutes.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치의 제조방법은, 반도체 기판의 주표면 전체면에 배치되고, 그것의 윗쪽에 복수의 배선층이 배치되는 제 1 도전형의 주반도체층과, 상기 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체층과, 상기 제 1 반도체층을 사이에 끼우도록, 상기 제 1 반도체층에 인접하여 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 2 반도체층 및 제 2 도전형의 제 3 반도체층과, 적어도 상기 제 1 반도체층의 저면에 접하도록, 상기 제 1 반도체층 하부의 상기 주반도체층 내부에 선택적으로 배치된 제 2 도전형의 제 4 반도체층과, 상기 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층을 구비하는 반도체장치의 제조방법에 있어서, 반도체 기판의 주표면 전체면에 상기 주반도체층을 형성한 후, 상기 제 1 내지 제 4 반도체층을 형성하기 전에, 상기 주반도체층의 전체면에 걸쳐 제 1 도전형의 불순물을 이온주입하여, 상기 제 5 반도체층을 형성하는 공정을 구비하고 있다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a main semiconductor layer of a first conductivity type disposed on an entire main surface of a semiconductor substrate and having a plurality of wiring layers disposed thereon; and the main semiconductor layer The first main layer of the main semiconductor layer adjacent to the first semiconductor layer so as to sandwich the first semiconductor layer of the first conductivity type selectively disposed within the first main surface of the first semiconductor layer; A second semiconductor layer of a first conductivity type and a third semiconductor layer of a second conductivity type selectively disposed inside the surface, and the main semiconductor under the first semiconductor layer so as to be in contact with at least a bottom surface of the first semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a fourth semiconductor layer of a second conductivity type selectively disposed in a layer and a fifth semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire surface of the second main surface of the main semiconductor layer. In the semiconductor substrate After forming the main semiconductor layer on the entire main surface, and before forming the first to fourth semiconductor layers, the first conductive type impurities are ion-implanted over the entire surface of the main semiconductor layer, and the fifth The process of forming a semiconductor layer is provided.

(발명의 실시예)(Example of the invention)

<A. 실시예 1><A. Example 1

<A-1.장치 구성><A-1.Device Configuration>

본 발명에 관한 실시예 1의 반도체장치로서, 도 1에 DRAM(100)의 특징부의 단면구성을 나타낸다.As a semiconductor device of Embodiment 1 according to the present invention, a cross-sectional structure of a feature portion of the DRAM 100 is shown in FIG.

도 1에 나타낸 바와 같이, DRAM(100)은, P형 불순물을 비교적 고농도(P+)로 포함한 반도체 기판(1)(예를 들면 실리콘 기판)의 주표면 전체면에, P형 불순물을 포함한 P형 웰층(2)이 배치되고, P형 웰층(2) 상에는 P형 불순물을 비교적 저농도(P-)로 포함한 에피택셜층(3)이 배치되어 있다.As shown in FIG. 1, the DRAM 100 includes a P-type impurity containing the P-type impurity on the entire main surface of the semiconductor substrate 1 (for example, a silicon substrate) containing P-type impurities at a relatively high concentration (P +). The well layer 2 is disposed, and the epitaxial layer 3 containing the P-type impurities at a relatively low concentration (P−) is disposed on the P-type well layer 2.

에피택셜층(3)의 주표면 내부에는, P형 불순물을 포함한 P형 웰층(6)이 선택적으로 배치되고, P형 웰층(6)의 저면에 접하도록 N형 불순물을 포함한 N형 보텀층(7)이 배치되어 있다. 그리고, P형 웰층(2)은 N형 보텀층(7)에 접하는 두께로 배치되고, N형 보텀층(7)과 P형 웰층(2)으로 PN 접합이 형성되어 있다.Inside the main surface of the epitaxial layer 3, a P-type well layer 6 containing P-type impurities is selectively disposed, and an N-type bottom layer containing N-type impurities so as to contact the bottom of the P-type well layer 6 ( 7) is arranged. The P-type well layer 2 is arranged to have a thickness in contact with the N-type bottom layer 7, and a PN junction is formed between the N-type bottom layer 7 and the P-type well layer 2.

또한, 에피택셜층(3)의 주표면 내부에는, P형 웰층(6)을 사이에 끼우도록, N형 불순물을 포함한 N형 웰층(4) 및 P형 불순물을 포함한 P형 웰층(5)이 선택적으로 배치되어 있다.In addition, inside the main surface of the epitaxial layer 3, an N-type well layer 4 including N-type impurities and a P-type well layer 5 including P-type impurities are formed to sandwich the P-type well layer 6 therebetween. It is optionally arranged.

이때, 도 1에서는 에피택셜층(3)이 차지하는 비율은 작게 표시되어 있지만, 실제로는, 반도체 기판(1)과 두께 6㎛ 정도의 에피택셜층(3)으로, 에피택셜 기판이 구성되고, P형 웰층(2)은, N형 웰층(4), P형 웰층 5 및 6과 동시에 에피택셜층(3)의 주표면 내부에 배치되어 있다.At this time, although the ratio which the epitaxial layer 3 occupies is small in FIG. 1, in fact, the epitaxial substrate is comprised by the semiconductor substrate 1 and the epitaxial layer 3 about 6 micrometers in thickness, and P The type well layer 2 is disposed inside the main surface of the epitaxial layer 3 simultaneously with the N type well layers 4 and the P type well layers 5 and 6.

그리고, N형 웰층(4)및 P형 웰층(5)의 주표면 내부에는, STI(Shallow TrenchIsolation)으로 호칭되는 소자분리 절연막(8)이 선택적으로 배치되어, M0S 트랜지스터의 형성영역이 규정되어 있다.In the main surfaces of the N-type well layer 4 and the P-type well layer 5, an element isolation insulating film 8 referred to as STI (Shallow Trench Isolation) is selectively disposed to define a region for forming the M0S transistor. .

이때, P형 웰층(6)도 소자분리 절연막(8)에 의해 영역이 규정되고, 이 영역 내부에 메모리셀이 배치되기 때문에 메모리셀 영역으로 호칭한다.At this time, the region of the P-type well layer 6 is defined by the element isolation insulating film 8, and since the memory cell is disposed inside the region, the P-type well layer 6 is called a memory cell region.

여기서, P형 웰층(2)은, 예를 들면, 소자분리 절연막(8)을 형성할 때의 고온열처리에 있어서, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함한 반도체 기판(1)으로부터, P형 불순물, 예를 들면 붕소(B)를 열확산시키는 것으로 형성된다.Here, the P-type well layer 2 is a P-type impurity, for example, from the semiconductor substrate 1 containing a relatively high concentration of P-type impurity in the high temperature heat treatment when forming the device isolation insulating film 8. For example, it is formed by thermally diffusing boron (B).

N형 웰층(4)에 있어서 소자분리 절연막(8)으로 규정되는 영역에는, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함하는 한쌍의 소스·드레인층(41)이 배치되고, 한쌍의 소스·드레인층(41)이 대향하는 단부 모서리부 위 및 한쌍의 소스·드레인층(41) 사이의 N형 웰층(4) 상에는 게이트절연막(42)이 배치되며, 게이트절연막(42)의 상부에는 게이트전극(43)이 배치되어 있다. 그리고, 게이트절연막(42) 및 게이트전극(43)의 측면에는 측벽 절연막(44)이 배치되어 PMOS 트랜지스터 MP1가 구성되어 있다. PMOS 트랜지스터 MP1의 게이트전극(43)에는 센스앰프 구동신호 /SAE가 주어지는 구성으로 되어 있다.In the N type well layer 4, a pair of source / drain layers 41 containing a relatively high concentration of P-type impurities are disposed in a region defined by the device isolation insulating film 8, and a pair of source / drain layers 41 is disposed. The gate insulating film 42 is disposed on the N-type well layer 4 between the edges of the opposing edges and between the pair of source / drain layers 41, and the gate electrode 43 is disposed on the gate insulating film 42. It is arranged. The sidewall insulating film 44 is disposed on the side surfaces of the gate insulating film 42 and the gate electrode 43 to form the PMOS transistor MP1. The gate electrode 43 of the PMOS transistor MP1 is provided with a sense amplifier driving signal / SAE.

또한, P형 웰층(5)에 있어서 소자분리 절연막(8)으로 규정되는 영역에는, N형 불순물을 비교적 고농도(N+)로 포함하는 한쌍의 소스·드레인층(51)이 배치되고, 한쌍의 소스·드레인층(51)의 대향하는 단부 모서리부 위 및 한쌍의 소스·드레인층(51) 사이의 P형 웰층(5) 상에는 게이트절연막(52)이 배치되며, 게이트절연막(52)의 상부에는 게이트전극(53)이 배치되어 있다. 그리고, 게이트절연막(52) 및게이트전극(53)의 측면에는 측벽 절연막(54)이 배치되어 NM0S 트랜지스터 MN1이 구성되어 있다. NMOS 트랜지스터 MN1의 게이트전극(53)에는 센스앰프 구동신호 SAE가 주어지는 구성으로 되어 있다.In the P-type well layer 5, a pair of source / drain layers 51 containing N-type impurities at a relatively high concentration (N +) are arranged in a region defined by the element isolation insulating film 8, and a pair of sources A gate insulating film 52 is disposed on the P-type well layer 5 between the opposite end edges of the drain layer 51 and between the pair of source / drain layers 51, and a gate is formed on the gate insulating film 52. The electrode 53 is arranged. The sidewall insulating film 54 is disposed on the side surfaces of the gate insulating film 52 and the gate electrode 53 to form the NM0S transistor MN1. The gate electrode 53 of the NMOS transistor MN1 is provided with a sense amplifier driving signal SAE.

여기서, PM0S 트랜지스터 MP1이 형성되는 영역을 PMOS 형성영역으로 호칭하며, 메모리셀의 주변회로를 구성하는 PM0S 트랜지스터가 형성된다. 또한, NM0S 트랜지스터 MN1가 형성되는 영역을 NM0S 형성영역으로 호칭하며, 메모리셀의 주변회로를 구성하는 NM0S 트랜지스터가 형성된다.Here, a region where the PM0S transistor MP1 is formed is referred to as a PMOS formation region, and a PM0S transistor constituting a peripheral circuit of the memory cell is formed. In addition, a region where the NM0S transistor MN1 is formed is referred to as an NM0S formation region, and an NM0S transistor constituting a peripheral circuit of the memory cell is formed.

이때, PMOS 트랜지스터 MP1 및 NMOS 트랜지스터 MN1의 상부를 포함해서, 반도체 기판(1)의 상부를 덮도록 층간절연막(도시하지 않음)이 배치되고, 층간절연막 내부에는 각종 배선이 배치되어 있다.At this time, an interlayer insulating film (not shown) is disposed to cover the upper portion of the semiconductor substrate 1 including the upper portions of the PMOS transistor MP1 and the NMOS transistor MN1, and various wirings are disposed inside the interlayer insulating film.

즉, 한쌍의 소스·드레인층(41)의 한쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH1을 통해 전원 배선 WR1에 전기적으로 접속되고, 한쌍의 소스·드레인층(41)의 다른쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH3을 통해 센스 인에이블 배선 SEp에 전기적으로 접속되어 있다.That is, one of the pair of source and drain layers 41 is electrically connected to the power supply wiring WR1 through the contact hole CH1 provided in the interlayer insulating film, and the other of the pair of source and drain layers 41 is in the interlayer insulating film. It is electrically connected to the sense enable wiring SEp via the contact hole CH3 provided.

또한, 한쌍의 소스·드레인층(51)의 한쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH2을 통해 전원 배선 WR2에 전기적으로 접속되고, 한쌍의 소스·드레인층(51)의 다른쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH4을 통해 센스 인에이블 배선 SEn에 전기적으로 접속되어 있다.In addition, one of the pair of source and drain layers 51 is electrically connected to the power supply wiring WR2 through the contact hole CH2 provided in the interlayer insulating film, and the other of the pair of source and drain layers 51 is in the interlayer insulating film. It is electrically connected to the sense enable wiring SEn via the contact hole CH4 provided.

또한, N형 웰층(4)에는 N형 불순물을 비교적 고농도로 포함하는 N형 불순물층(45)이 선택적으로 설치되고, 전원 배선 WR1은 콘택홀 CH11을 통해, N형 불순물층(45)에도 전기적으로 접속되어 있다.In addition, an N-type impurity layer 45 including N-type impurities at a relatively high concentration is selectively provided in the N-type well layer 4, and the power supply line WR1 is electrically connected to the N-type impurity layer 45 through the contact hole CH11. Is connected.

마찬가지로, P형 웰층(5)에는 P형 불순물을 비교적 고농도로 포함하는 P형 불순물층(55)이 선택적으로 설치되고, 전원 배선 WR2은 콘택홀 CH21을 통해, P형 불순물층(55)에도 전기적으로 접속되어 있다.Similarly, a P-type impurity layer 55 containing a relatively high concentration of P-type impurities is selectively provided in the P-type well layer 5, and the power supply wiring WR2 is electrically connected to the P-type impurity layer 55 through the contact hole CH21. Is connected.

이때, 도 1에 있어서는 각종 용량성분 및 저항성분을 모식적으로 기재하고 있다. 즉, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량을 C1, 센스 인에이블 배선 SEp의 배선기생용량을 C3, 센스 인에이블 배선 SEn의 배선기생용량을 C4, N형 웰층(4)의 저항을 R1, P형 웰층(5)의 저항을 R2, 반도체 기판(1)의 저항을 R3로 나타내고 있다. 이때, N형 보텀층(7)은 도 1에 대해 수직한 방향의 도시하지 않은 부분에 있어서, 에피택셜층(3)의 표면내에 형성된 N형 웰층의 하부에까지 연장되어 있고, 해당 N형 웰층을 통해 내부전압 VDD에 접속되어 있으며, 접합용량 C1은 내부전압 VDD에 대응하는 전하를 축적할 수 있다.In this case, various capacitive components and resistive components are schematically described in FIG. 1. That is, the junction capacitance between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 is C1, the wiring parasitic capacitance of the sense enable wiring SEp is C3, and the wiring parasitic capacitance of the sense enable wiring SEn is C4, and the N well layer The resistance of (4) is represented by R1, the resistance of the P-type well layer 5 is represented by R2, and the resistance of the semiconductor substrate 1 is represented by R3. At this time, the N-type bottom layer 7 extends to the lower part of the N-type well layer formed in the surface of the epitaxial layer 3 in a portion not shown in the direction perpendicular to FIG. It is connected to the internal voltage VDD through, and the junction capacitor C1 can accumulate charge corresponding to the internal voltage VDD.

다음에, 도 2를 사용하여, DRAM(100)의 센스앰프와 그 주변의 구성의 전기적 접속관계를 설명한다. 이때, 도 2에 나타낸 등가회로는, 도 21에 나타낸 등가회로와 기본적으로 동일하다.Next, the electrical connection relationship between the sense amplifier of the DRAM 100 and its surrounding configuration will be described using FIG. 2. At this time, the equivalent circuit shown in FIG. 2 is basically the same as the equivalent circuit shown in FIG.

도 2에 나타낸 바와 같이, 센스앰프 SA는, 직렬로 접속된 PMOS 트랜지스터 P1 및 NMOS 트랜지스터 N1과, 동일하게 직렬로 접속된 PM0S 트랜지스터 P2 및 NMOS 트랜지스터 N2을 갖고, PMOS 트랜지스터 P1 및 NMOS 트랜지스터 N1의 게이트전극은, 공통하여 PMOS 트랜지스터 P2 및 NM0S 트랜지스터 N2의 접속노드에 접속되며, PMOS 트랜지스터 P2 및 NMOS 트랜지스터 N2의 게이트전극은, 공통하여 PMOS 트랜지스터 P1 및 NM0S 트랜지스터 N1의 접속노드에 접속되어 있다.As shown in FIG. 2, the sense amplifier SA has the PMOS transistors P1 and NMOS transistor N1 connected in series, and the PM0S transistors P2 and NMOS transistor N2 connected in series, and the gates of the PMOS transistors P1 and NMOS transistor N1. The electrode is commonly connected to the connection node of the PMOS transistor P2 and the NM0S transistor N2, and the gate electrodes of the PMOS transistor P2 and the NMOS transistor N2 are commonly connected to the connection node of the PMOS transistor P1 and the NM0S transistor N1.

그리고, PMOS 트랜지스터 P1 및 NM0S 트랜지스터 N1의 접속노드는 비트선 BL0에 접속되고, PMOS 트랜지스터 P2 및 NM0S 트랜지스터 N2의 접속노드는 비트선 /BL0에 접속되어 있다.The connection node of PMOS transistor P1 and NM0S transistor N1 is connected to bit line BL0, and the connection node of PMOS transistor P2 and NM0S transistor N2 is connected to bit line / BL0.

비트선 BL0과 /BL0로 1조의 비트선쌍을 구성하고, 비트선 /BL01 및 BL0에는, 각각 NMOS 트랜지스터 N21 및 N22의 드레인전극이 접속되고, NMOS 트랜지스터 N21 및 N22의 소스전극과 접지전극과의 사이에는 커패시터 CS가 접속되어, 메모리셀을 구성하고 있다.A pair of bit line pairs is formed by bit lines BL0 and / BL0, and drain electrodes of the NMOS transistors N21 and N22 are connected to the bit lines / BL01 and BL0, respectively, between the source electrode and the ground electrode of the NMOS transistors N21 and N22. Capacitor CS is connected to constitute a memory cell.

그리고, NM0S 트랜지스터 N21 및 N22의 게이트전극은, 각각 워드선 WL0 및 WL1에 접속되어 있다. 이때, 비트선 BL0 및 /BL0에는 용량 CD가 기생하고 있다.The gate electrodes of the NM0S transistors N21 and N22 are connected to the word lines WL0 and WL1, respectively. At this time, the capacitor CD is parasitic on the bit lines BL0 and / BL0.

또한, 비트선 BL0과 /BL0와의 사이에는 직렬로 접속된 NMOS 트랜지스터 N11 및 N12가 배치되고, 양 트랜지스터의 접속노드에는, 프리챠지 전압 Vp이 주어지는 구성으로 되어 있다. 그리고, NMOS 트랜지스터 N11 및 N 12의 게이트전극은, 비트선을 액티브로 하는 액티브신호선 BLEQ에 접속되어 있다.Further, the NMOS transistors N11 and N12 connected in series are arranged between the bit lines BL0 and / BL0, and the precharge voltage Vp is given to the connection nodes of both transistors. The gate electrodes of the NMOS transistors N11 and N12 are connected to an active signal line BLEQ which makes the bit line active.

이때, 비트선 BL0 및 /BL0는, 각각 데이터 입출력선에 접속되지만, 도시는 생략하고 있다.At this time, the bit lines BL0 and / BL0 are connected to the data input / output lines, respectively, but are not shown.

이상과 같은 구성이, 복수의 센스앰프 SA의 각각에 대해 설치되어 있지만, 도 2에 있어서는, 비트선 BL0 및 /BL0에 인접하는 비트선 BL1 및 /BL1에 관계하는 구성을 나타내는데 그친다.Although the above configuration is provided for each of the plurality of sense amplifiers SA, in Fig. 2, only the configuration related to the bit lines BL1 and / BL1 adjacent to the bit lines BL0 and / BL0 is shown.

센스앰프 SA를 구성하는 PMOS 트랜지스터 P1 및 P2의 소스전극은, 센스 인에이블 배선 SEp에 접속되고, NMOS 트랜지스터 N1 및 N2의 소스전극은, 센스 인에이블 배선 SEn에 접속되는 구성으로 되어 있다.The source electrodes of the PMOS transistors P1 and P2 constituting the sense amplifier SA are connected to the sense enable wiring SEp, and the source electrodes of the NMOS transistors N1 and N2 are connected to the sense enable wiring SEn.

센스 인에이블 배선 SEp은, PMOS 트랜지스터 MP1의 드레인전극에 접속되고, PMOS 트랜지스터 MP1의 소스전극에 접속된, 내부전압 VDD가 공급되는 전원 배선 WR1과, 전기적인 접속, 비접속이 가능한 구성으로 되어 있다.The sense enable wiring SEp is configured to be electrically connected to or disconnected from the power supply wiring WR1 supplied with the internal voltage VDD connected to the drain electrode of the PMOS transistor MP1 and to the source electrode of the PMOS transistor MP1. .

센스 인에이블 배선 SEn은, NM0S 트랜지스터 MN1의 드레인전극에 접속되고, NM0S 트랜지스터 MN1의 소스전극에 접속된, 접지전압 GND가 공급되는 전원배선 WR2와, 전기적인 접속, 비접속이 가능한 구성으로 되어 있다.The sense enable wiring SEn is configured to be electrically connected to or disconnected from the power supply wiring WR2 supplied with the ground voltage GND connected to the drain electrode of the NM0S transistor MN1 and to the source electrode of the NM0S transistor MN1. .

이때, PMOS 트랜지스터 MP1 및 NMOS 트랜지스터 MN1의 각각의 게이트전극에는, 센스앰프 구동신호 /SAE 및 SAE가 주어지는 구성으로 되어 있다.At this time, each of the gate electrodes of the PMOS transistor MP1 and the NMOS transistor MN1 is provided with a sense amplifier driving signal / SAE and SAE.

전원 배선 WR1 및 WR2는 금속배선으로, 전원 배선 WR1에는 도 22를 사용하여 설명한 바와 같이, 중앙전원 CPW에 설치된 강압기 VDC에서의 전압변환에 의해 생성되는 내부전압 VDD가 공급되지만, 현실적으로는 전원 배선 WR1의 배선저항 Rmvdd의 존재에 의해 전압강하가 발생하여, 센스앰프에는 내부전압 VDD보다도 낮은 전압 VDDS가 주어진다.The power supply wirings WR1 and WR2 are metal wirings, and the power supply wiring WR1 is supplied with the internal voltage VDD generated by the voltage conversion in the step-down voltage VDC installed in the central power supply CPW, as described with reference to FIG. The voltage drop occurs due to the presence of the wiring resistance Rmvdd, and the sense amplifier is given a voltage VDDS lower than the internal voltage VDD.

여기서 문제가 되는 것은, 센스 인에이블 배선 SEp에는 배선기생용량 C3이 존재하기 때문에, PMOS 트랜지스터 MP1를 온함으로써 배선기생용량 C3이 PMOS 트랜지스터 MP1를 통해 전원 배선 WR1에 가해져, 배선기생용량 C3에 전하가 축적됨으로써 전압 VDDS가 저하하는 것이다.The problem here is that since the wiring parasitic capacitance C3 is present in the sense enable wiring SEp, by turning on the PMOS transistor MP1, the wiring parasitic capacitance C3 is applied to the power supply wiring WR1 via the PMOS transistor MP1, and the charge is applied to the wiring parasitic capacitance C3. Accumulation causes voltage VDDS to drop.

또한, 전원 배선 WR2에는 도 22를 사용하여 설명한 바와 같이, 중앙전원 CPW에 설치된 접지 패드 PD로부터 접지전압 GND가 공급되지만, 센스 인에이블 배선 SEn에는 배선기생용량 C4가 존재하기 때문에, NMOS 트랜지스터 MN1를 온함으로써 배선기생용량 C4이 NM0S 트랜지스터 MN1를 통해 전원 배선 WR2에 가해지고, 배선기생용량 C4에 축적된 전하가 전원 배선 WR2에 주어져, 접지전압 GND가 상승한다. 이와 같은 변동하는 전압이, 센스앰프에 전압 GNDS로서 주어진다.In addition, as described with reference to FIG. 22, the ground voltage GND is supplied to the power supply wiring WR2 from the ground pad PD provided in the central power supply CPW. However, since the wiring parasitic capacitance C4 is present in the sense enable wiring SEn, the NMOS transistor MN1 is connected to the power supply wiring WR2. By turning on, the wiring parasitic capacitance C4 is applied to the power supply wiring WR2 through the NM0S transistor MN1, and the charge accumulated in the wiring parasitic capacitance C4 is given to the power supply wiring WR2, and the ground voltage GND is raised. This fluctuating voltage is given to the sense amplifier as the voltage GNDS.

이와 같이, 센스앰프를 구동하기 위한 전압 VDDS나 전압 GNDS가 변동하면, 트랜지스터의 구동능력이 저감하기 때문에, 워드선에 워드펄스가 주어져 판독이 시작되고 나서, 비트선 상의 정보를 센스하여 변별하기까지의 지연시간 tRCD가 길어진다.As described above, when the voltage VDDS or voltage GNDS for driving the sense amplifier changes, the driving capability of the transistor is reduced. Thus, word pulses are applied to the word line, and reading starts, until the information on the bit line is sensed and discriminated. Delay time tRCD becomes long.

이것을 방지하기 위해, 본 발명자들은 P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량 C1을 적극적으로 이용하는 것이 생각이 미쳤다.In order to prevent this, the present inventors thought that the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 actively use the bonding capacitance C1.

즉, 도 2에 있어서의 센스앰프 SA에의 충방전 경로에 착안하면, 전원배선 WR1과 접지전압 GND와의 사이에는, N형 웰층(4)의 저항 R1(Rnwell), P형 웰층(2)과 N형 보텀층과의 접합용량 C1(Cwell), 반도체 기판(1)의 저항 R3(Rpsub)가 존재하고, 전원 배선 WR1과 전원 배선 WR2과의 사이에는, N형 웰층(4)의 저항 R1, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량 C1, P형 웰층(5)의 저항 R2(Rpwell)가 존재하고 있다.That is, focusing on the charge / discharge path to the sense amplifier SA in Fig. 2, between the power supply wiring WR1 and the ground voltage GND, the resistors R1 (Rnwell) of the N-type well layer 4, the P-type well layer 2, and N The junction capacitance C1 (Cwell) and the resistance R3 (Rpsub) of the semiconductor substrate 1 exist with the type bottom layer, and the resistances R1 and P of the N type well layer 4 between the power supply wiring WR1 and the power supply wiring WR2. The junction capacitance C1 between the type well layer 2 and the N type bottom layer 7 and the resistance R2 (Rpwell) of the P type well layer 5 exist.

이러한 구성에 있어서는, 접합용량 C1에 축적된 전하에 의해, 센스앰프 SA에 내부전압 VDD를 제공할 수 있고, 또한, 반도체 기판(1) 및 P형 웰층(5)을 통해 센스앰프 SA에 접지전압 GND를 제공하는 것이 가능하다고 하는 기술적사상에 도달하였다.In such a configuration, the internal voltage VDD can be provided to the sense amplifier SA by the electric charges accumulated in the junction capacitance C1, and the ground voltage to the sense amplifier SA through the semiconductor substrate 1 and the P-type well layer 5. The technical idea that it is possible to provide GND has been reached.

보다 구체적으로는, 접합용량 C1(Cwirell)을 증대시키는 것으로, 센스앰프 SA에 주어지는 전압 VDDS의 변동을 억제하고, 또한, P형 웰층(5)의 저항 R2(Rpwel1)를 저감함으로써, 센스앰프 SA에 주어지는 전압 GNDS의 변동을 억제하는 것이다.More specifically, by increasing the junction capacitance C1 (Cwirell), the variation of the voltage VDDS applied to the sense amplifier SA is suppressed, and the sense amplifier SA is reduced by reducing the resistance R2 (Rpwel1) of the P-type well layer 5. It is to suppress the fluctuation of the voltage GNDS given to.

이하, DRAM(100)의 동작을 설명하면서, P형 웰층(5)의 저항 R2를 저감하고, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량 C1을 증가시키는 것으로, 지연시간 tRCD를 짧게 할 수 있다는 것의 설명을 행한다.Hereinafter, while explaining the operation of the DRAM 100, the resistance R2 of the P-type well layer 5 is reduced, and the junction capacitance C1 between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 is increased, thereby delaying. Explain that the time tRCD can be shortened.

<A-2. 장치 동작><A-2. Device Behavior>

도 3에, DRAM(100)에 있어서의 RAS(Row Address Strobe) 동작 1회분의 타이밍 챠트를 나타낸다.3 shows a timing chart for one time of a low address strobe (RAS) operation in the DRAM 100.

도 3에 있어서는, 비트선을 액티브로 하는 액티브신호선 BLEQ의 신호, 워드선 WL1의 신호, 센스앰프 구동신호 SAE 및 /SAE, 비트선 BL 및 /BL에 주어지는 신호를 나타내고 있다.3 shows signals of the active signal line BLEQ for activating the bit line, the signal of the word line WL1, the signals of the sense amplifier drive signals SAE and / SAE, and the bit lines BL and / BL.

액티브신호선 BLEQ의 신호 BLEQ가 Low(GND)로 되어, 워드선 WL1에 워드펄스 (VWP: 내부전압 VDD+셀 트랜지스터 한계치 전압 Vth)가 주어져 High가 되면, 워드선 WL1의 상승으로 트리거되어, 소정의 프리챠지 전압 VP(VDDS/2)로 챠지된 비트선 BL에, 메모리셀의 커패시터 CS의 정보가 NMOS 트랜지스터 N21을 통해 중첩된다. 그 때문에, 비트선 BL 및 /BL과의 사이에 미소한 전위차가 생긴다.When the signal BLEQ of the active signal line BLEQ becomes Low (GND), and the word pulse (VWP: internal voltage VDD + cell transistor threshold voltage V th ) is applied to the word line WL1 and becomes high, it is triggered by the rise of the word line WL1, In the bit line BL charged with the precharge voltage VP (VDDS / 2), the information of the capacitor CS of the memory cell is superimposed through the NMOS transistor N21. Therefore, a small potential difference occurs between the bit lines BL and / BL.

다음에, 센스앰프 구동신호 SAE가 High(VDD)가 되면, 그것에 트리거되어, 센스앰프가 구동하기 때문에, 비트선쌍의 미소한 전위차가 센스앰프의 증폭동작에 의해 증폭되어, 비트선 BL의 전위가 High(VDDS)로, 비트선 /BL의 전위가 Low(GNDS)로 된다.Next, when the sense amplifier drive signal SAE becomes High (VDD), it is triggered by the sense amplifier to drive it. Therefore, a small potential difference between the bit line pairs is amplified by the amplification operation of the sense amplifier, so that the potential of the bit line BL is increased. At High (VDDS), the potential of the bit line / BL is at Low (GNDS).

그리고, 액티브신호선 BLEQ의 신호가 High(VDD)가 되는 상승으로 트리거되어, 비트선 BL 및 /BL은 프리챠지 전압 VP로 다시 챠지된다.Then, the signal of the active signal line BLEQ is triggered by the rising to High (VDD), and the bit lines BL and / BL are again charged with the precharge voltage VP.

여기서, 도 1 및 도 2에 나타낸 P형 웰층(5)의 저항 R2와 접합용량 C1과의 곱이 일정한 것을 조건으로 하여, 접합용량 C1을 2배, 저항 R2가 1/2배로 된 경우를 상정하여 회로 시뮬레이션을 행한 결과의 타이밍 챠트를 도 4에, 접합용량 C1을 1/2배, 저항 R2가 2배로 된 경우를 상정하여 회로 시뮬레이션을 행한 결과의 타이밍 챠트를 도 5에 나타낸다.Here, assuming that the product of the resistance R2 and the junction capacitance C1 of the P-type well layer 5 shown in FIGS. 1 and 2 is constant, the case where the junction capacitance C1 is doubled and the resistance R2 is 1/2 times is assumed. The timing chart of the result of circuit simulation is shown in FIG. 4, and the timing chart of the result of circuit simulation is shown in FIG. 5, assuming that the junction capacitance C1 is 1/2 times and the resistance R2 is double.

이때, 도 4 및 도 5에 있어서는, 횡축에 시간(nsec)을, 종축에 전압(V)을 표시하여, 센스앰프 구동신호 SAE 및 /SAE의 변화, 센스앰프에 주어지는 전압 VDDS 및 전압 GNDS의 변화, 비트선 BL0 및 /BL0의 전압변화, 비트선 BL1 및 /BL1의 전압변화, 센스 인에이블 배선 SEp 및 센스 인에이블 배선 SEn의 전압변화, 프리챠지 전압 VP을 함께 나타내고 있다.4 and 5, the time (nsec) is indicated on the horizontal axis and the voltage (V) is displayed on the vertical axis to change the sense amplifier drive signals SAE and / SAE, and the voltage VDDS and voltage GNDS given to the sense amplifier. , The voltage change of the bit lines BL0 and / BL0, the voltage change of the bit lines BL1 and / BL1, the voltage change of the sense enable wiring SEp and the sense enable wiring SEn, and the precharge voltage VP.

도 4 및 도 5에 있어서, 센스앰프 구동신호 SAE 및 /SAE가 주어져 센스앰프가 구동하기 시작하는 시간(120nsec)으로부터 비트선 BL1이, 비트의 판별가능한 전압 1.2V에 이르기까지의 시간에 착안하면, 도 4에 있어서는 약 7.1 nsec인 것에 대해, 도 5의 경우에는, 약 8.7 nsec가 된다.4 and 5, when the sense amplifier drive signals SAE and / SAE are given, the attention is paid to the time from the time (120 nsec) at which the sense amplifier starts to drive until the bit line BL1 reaches 1.2 V of the discernible voltage of the bits. 4, it is about 7.1 nsec, whereas in FIG. 5, it is about 8.7 nsec.

이것은, 도 5의 경우와 비교하여, 접합용량 C1이 4배가 되고, 저항 R2가 1/4배가 되는 도 4 쪽이, 센스 판독시간이 짧은 것을 나타내고 있다.This shows that the sense read time is shorter in FIG. 4 where the junction capacitance C1 is four times and the resistance R2 is 1/4 times, as compared with the case of FIG. 5.

또한, 센스앰프 구동신호 SAE가 High로 된 후의, 전압 VDDS의 전위저하 및 전압 GNDS의 전위상승은 도 4쪽이, 도 5에 비교하여 작은 것을 알 수 있다. 이것은, 접합용량 C1을 크게 하고, 저항 R2를 작게 함으로써, 전압 VDDS의 변동을 억제하여 일정값을 유지할 수 있고, 또한 전압 GNDS의 변동을 억제하여 일정값을 유지할 수 있는 것을 의미하고 있다.Further, it is understood that the potential drop of the voltage VDDS and the potential rise of the voltage GNDS after the sense amplifier drive signal SAE becomes High are smaller than those in FIG. This means that by increasing the junction capacitance C1 and decreasing the resistance R2, the variation of the voltage VDDS can be suppressed to maintain a constant value, and the variation of the voltage GNDS can be suppressed to maintain a constant value.

그리고, 이것이, 도 4 쪽이 비트의 식별이 가능하게 되는 시간, 즉, 비트선 상의 정보를 센스하여 변별하기까지의 지연시간 tRCD가 짧아지는 이유이기도 한다.This is also the reason why Fig. 4 becomes shorter at the time at which the bit can be identified, that is, the delay time tRCD until the information on the bit line is sensed and discriminated.

도 6에는, 도 4 및 도 5에 있어서 센스앰프 구동신호 SAE의 변화, 비트선 BL1 및 /BL1의 전압변화, 전압 VDDS 및 전압 GNDS의 변화를 함께 나타낸다.6 shows changes in the sense amplifier drive signal SAE, changes in the voltages of the bit lines BL1 and / BL1, changes in the voltage VDDS, and the voltage GNDS in FIG. 4 and FIG.

<A-3. 제조방법><A-3. Manufacturing Method>

이상 설명한 바와 같이, P형 웰층(5)의 저항 R2를 저감하고, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량 C1을 증가시키는 것으로, 지연시간 tRCD를 짧게 할 수 있지만, 이하에 있어서는, 접합용량 C1의 증가 및 저항 R2의 저감을 위한 구체적 수법에 관해 설명한다.As described above, the delay time tRCD can be shortened by reducing the resistance R2 of the P-type well layer 5 and increasing the junction capacitance C1 between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7. In the following, a specific method for increasing the junction capacitance C1 and reducing the resistance R2 will be described.

도 7 및 도 8에, 열처리온도를 고정하고, 열처리시간을 바꾼 경우의 P형 웰층(2)의 기판 깊이 방향의 불순물 농도분포(여기서는 불순물을 붕소로 한다)의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.7 and 8 show simulation results of impurity concentration distribution (here impurity is boron) in the substrate depth direction of the P-type well layer 2 when the heat treatment temperature is fixed and the heat treatment time is changed.

도 7 및 도 8에 있어서는, 횡축에 깊이(㎛)를, 종축에 불순물 농도(/cm3)를 표시하고, 열처리온도로서, 예를 들면 STI(소자분리 절연막(8)) 형성시의 열처리온도인 1100℃를 사용하는 것으로 하고, 열처리시간을 30분, 150분, 300분, 400분으로 한 경우의 P형 웰층(2)의 불순물 농도분포를 나타내고 있다.In FIGS. 7 and 8, the depth (μm) is indicated on the horizontal axis and the impurity concentration (/ cm 3 ) is indicated on the vertical axis, and as the heat treatment temperature, for example, the heat treatment temperature at the time of forming the STI (element isolation insulating film 8). The impurity concentration distribution of the P-type well layer 2 in the case where phosphorus 1100 degreeC is used and heat processing time is made into 30 minutes, 150 minutes, 300 minutes, and 400 minutes is shown.

도 7에 있어서는, 도 1에 있어서의 A-A 단면에서의 불순물 농도분포를 나타내고 있으며, 전술한 P-형 웰층(2)의 불순물 농도분포와 더불어, N형 보텀층(7)의 불순물 농도분포를 나타내고 있고, 열처리시간이 길어질수록, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합농도가 높아지는 것을 알 수 있다. 그리고, 열확산된 붕소의 분포가, N형 보텀층(7)과 접합을 형성하기 때문에, 접합용량 C1를 얻을 수 있다.In FIG. 7, the impurity concentration distribution in the AA cross section in FIG. 1 is shown. In addition to the impurity concentration distribution of the P-type well layer 2 described above, the impurity concentration distribution of the N-type bottom layer 7 is shown. The longer the heat treatment time is, the higher the junction concentration between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 is. And since the distribution of the thermally diffused boron forms a junction with the N type bottom layer 7, the junction capacitance C1 can be obtained.

이때, 도 7에 나타낸 바와 같이, 열처리시간이 150분인 경우에는, 반도체 기판(1)의 붕소가, 에피택셜층(3)으로 열확산하는 것에 의해 형성된 P형 웰층(2)과 N 형 보텀층(7)과의 접합농도는, 에피택셜층(4)의 불순물 농도인 1x1015/cm3보다도 약간 높은 정도이지만, 열처리시간이 400분인 경우에는, 접합농도는 3.5x1015/cm3정도로 되고 있다.At this time, as shown in FIG. 7, when the heat treatment time is 150 minutes, the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer formed by boron of the semiconductor substrate 1 by thermal diffusion into the epitaxial layer 3 ( The junction concentration with 7) is slightly higher than 1x10 15 / cm 3, which is the impurity concentration of the epitaxial layer 4, but when the heat treatment time is 400 minutes, the junction concentration is about 3.5x10 15 / cm 3 .

여기서, P형 웰층(2)의 불순물과 에피택셜층(3)이 교차하는 깊이를 L1, P형 웰층(2)과 반도체 기판(1)이 교차하는 깊이를 L2라고 하면, P형 웰층(2)의 두께는 L2-L1로 정의되고, 예를 들면 도 7에서 읽어들인다면, 열처리시간이 300분인 경우에는, L1은 2.3㎛이 되고, L2는 6㎛이기 때문에, P형 웰층(2)의 두께는 3.7㎛가 되고, 열처리시간이 400분인 경우에는, L1은 1.8㎛이 되고, L2는 6㎛이기 때문에, P형 웰층(2)의 두께는 4.2㎛이 된다.Here, when the depth at which the impurity of the P-type well layer 2 and the epitaxial layer 3 intersect is L1 and the depth at which the P-type well layer 2 and the semiconductor substrate 1 intersect is L2, the P-type well layer 2 ) Is defined as L 2 -L 1, for example, in the case where the heat treatment time is 300 minutes, L 1 is 2.3 μm and L 2 is 6 μm. When the thickness is 3.7 µm and the heat treatment time is 400 minutes, L1 is 1.8 µm and L2 is 6 µm, so that the thickness of the P-type well layer 2 is 4.2 µm.

이때, 상기 내용에 있어서는 에피택셜층(4)의 불순물 농도는 1x1015/cm3로 하였지만, 에피택셜층(4)의 불순물 농도의 범위는 1x1015∼1x1016/cm3으로, 1x1015/cm3에 한정되는 것이 아니다. 또한, 상기한 것에 있어서는 에피택셜층(4)의 두께를 6㎛로 하였지만, 에피택셜층(4)의 두께의 범위는 1∼10㎛이며, 6㎛에 한정되는 것이 아니다.In this case, the impurity concentration of the epitaxial layer 4 is 1x10 15 / cm 3 , but the impurity concentration of the epitaxial layer 4 is 1x10 15 to 1x10 16 / cm 3 , and 1x10 15 / cm 3 . It is not limited to three . In addition, although the thickness of the epitaxial layer 4 was 6 micrometers in the above, the range of the thickness of the epitaxial layer 4 is 1-10 micrometers, It is not limited to 6 micrometers.

이때, 도 7에 있어서는, 열처리시간이 300분 또는 400분인 경우에 P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)이 확실히 접합하지만, 이것은 일례로서, 열처리 온도조건이나 N형 보텀층(7)의 두께에 따라서는 열처리시간이 150분인 경우라도 P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)이 접합하는 경우도 있으며, 열처리시간이 더 짧은 경우라도 P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)이 접합한다고 생각된다. 도 7에 있어서는 알기 어렵지만, 열처리시간이 150분인 경우라도, N형 보텀층(7)의 프로파일과 P형 웰층(2)의 프로파일이 교차하는 부분에서는, P형 웰층(2)의 불순물 농도는 에피택셜층(4)의 불순물 농도인 1x1015/cm3보다도 약간 높아져 있고, 접합농도가 에피택셜층(4)보다도 높아져 있다고 말할 수 있다. 이 정도라도, 종래에 비교하면 접합용량을 비약적으로 높일 수 있다. 요컨대, 열처리시간을 30분보다도 길게 함으로써, 반도체 기판(1)으로부터의 P형 불순물의 확산을 촉진하여 P형 웰층(2)을 두껍게 할 수 있다. 이때, 불순물의 열확산은, 「온도」, 「시간」 이외에, 「분위기 가스의 종류(N2가스, Ar 가스, 드라이 02가스, 웨트 02가스, NO/02가스등 )」, 「압력(가스의 분압)」에 의해서도 영향을 받는다.In this case, in FIG. 7, the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 are reliably bonded when the heat treatment time is 300 or 400 minutes, but this is an example of heat treatment temperature conditions and the N-type bottom layer 7 P-type well layer 2 and N-type bottom layer 7 may be bonded even when the heat treatment time is 150 minutes depending on the thickness of the p-type well, and P-type well layer 2 and N-type may be bonded even if the heat treatment time is shorter. It is thought that the bottom layer 7 joins. Although it is difficult to understand in FIG. 7, even when the heat treatment time is 150 minutes, the impurity concentration of the P-type well layer 2 is epitaxial at the portion where the profile of the N-type bottom layer 7 and the profile of the P-type well layer 2 cross each other. It can be said that it is slightly higher than 1x10 <15> / cm <3> which is the impurity concentration of the tactic layer 4, and the junction concentration is higher than the epitaxial layer 4. As shown in FIG. Even at this degree, the bonding capacity can be dramatically increased as compared with the prior art. In other words, by prolonging the heat treatment time longer than 30 minutes, the diffusion of P-type impurities from the semiconductor substrate 1 can be promoted and the P-type well layer 2 can be thickened. At this time, the thermal diffusion of impurities is not limited to "temperature" and "time", but also "type of atmosphere gas (N 2 gas, Ar gas, dry 0 2 gas, wet 0 2 gas, NO / 0 2 gas, etc.)", and "pressure." (Partial pressure of gas) ”is also affected.

또한, 도 8에 있어서는, 도 1에 있어서 B-B 단면에서의 불순물 농도의 분포를 나타내고 있으며, 전술한 P형 웰층(2)의 불순물 농도분포와 더불어, P형 웰층(5)의 불순물 농도분포를 나타내고 있고, 열처리시간이 길어질수록, P형 웰층(2)이 넓어지고, P형 웰층(2)과 P형 웰층(5)과의 거리가 짧아지는 것을 알 수 있다.8, the impurity concentration distribution in the BB cross section is shown in FIG. 1, and the impurity concentration distribution of the P-type well layer 5 is shown in addition to the impurity concentration distribution of the P-type well layer 2 described above. As the heat treatment time increases, the P-type well layer 2 becomes wider, and the distance between the P-type well layer 2 and the P-type well layer 5 becomes shorter.

이와 같이, 도 1에 나타낸 P형 웰층(2)의 두께는, 열처리시간이 길수록 두껍게 할 수 있다.Thus, the thickness of the P type well layer 2 shown in FIG. 1 can become thicker, so that the heat processing time is long.

이때, 도 7 및 도 8에 나타낸 열처리시간 30분이란, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 사이에, 에피택셜층(4)의 불순물이 농도분포를 유지하고 있는 영역이 존재하고, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 불순물이 교차하는 것에 의한 PN 접합이 형성되고 있지 않은 구조를 얻기 위한 시간이다. 즉, 일반적으로는 소자분리 절연막(8)의 형성공정에서는 30분 정도의 열처리를 행하지만, 이 때에, P형 웰층(2)에 대응하는 위치에, 반도체 기판(1)으로부터의 불순물의 확산에 의해 P형 불순물층이 부수적으로 형성된다. 여기서, P형 웰층(2)의 저항은, 그것의 두께가 두꺼워질수록 저감하고, N형 보텀층(7)과의 접합용량은, 접합농도가 높을수록 커지지만, 30분 정도의 열처리에서는 P형 웰층(2)은 N형 보텀층(7)과 교차할수록 두껍게는 되지 않고, N형 보텀층(7)과의 사이의 접합용량도 작으며, P형 웰층(5)의 저항값을 저감하는 효과도 갖고 있지 않았다.At this time, the heat treatment time of 30 minutes shown in Figs. 7 and 8 is a region in which the impurity of the epitaxial layer 4 maintains the concentration distribution between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7. This is the time for obtaining a structure in which there is no PN junction due to the intersection of impurities between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7. That is, generally, in the formation process of the element isolation insulating film 8, heat treatment is performed for about 30 minutes, but at this time, the diffusion of impurities from the semiconductor substrate 1 is performed at a position corresponding to the P-type well layer 2. As a result, a P-type impurity layer is incidentally formed. Here, the resistance of the P-type well layer 2 decreases as the thickness thereof becomes thicker, and the bonding capacity with the N-type bottom layer 7 increases as the junction concentration increases, but in the heat treatment for about 30 minutes, P The type well layer 2 does not become thicker as it crosses the N type bottom layer 7, and the bonding capacity between the type well layer 2 and the N type bottom layer 7 is also smaller, thereby reducing the resistance value of the P type well layer 5. Did not have an effect.

또한, 열처리 시간별의 P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)의 접합용량에 대해서의 시뮬레이션 결과를 도 9에 나타내고, 열처리 시간별의 P형 웰층(2)과 P형 웰층(5)과의 사이의 저항율의 변화에 대해서의 시뮬레이션 결과를 도 10에 나타낸다.Moreover, the simulation result about the junction capacitance of the P type well layer 2 and the N type bottom layer 7 according to heat processing time is shown in FIG. 9, and the P type well layer 2 and P type well layer 5 and The simulation result about the change of resistivity between and is shown in FIG.

즉, 도 9에 있어서는, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 사이의 접합에 인가하는 역바이어스 전압(V)의 변화에 대한 접합용량(nF/cm2)의 변화를, 열처리시간이 30분, 150분, 300분, 400분인 경우의 특성을, 각각, 흑색 원, 원, 사각형, 삼각형으로 표시하고 있다.That is, in FIG. 9, the change in the junction capacitance nF / cm 2 with respect to the change in the reverse bias voltage V applied to the junction between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 is shown. The characteristics when the heat treatment time is 30 minutes, 150 minutes, 300 minutes, and 400 minutes are indicated by black circles, circles, squares, and triangles, respectively.

역바이어스 전압의 증가와 동시에 접합 부근의 공핍층이 커지기 때문에, 접합용량이 감소하는 경향이나, 열확산의 시간이길 기어짐에 따라서 접합농도가 높아지기 때문에, 접합용량이 증가하여, 어떤 역바이어스 전압에 있어서도 400분의 경우가 가장 접합용량이 크고, 30분의 경우가 가장 접합용량이 작은 것을 알 수 있다.Since the depletion layer near the junction increases as the reverse bias voltage increases, the junction capacitance decreases and the junction concentration increases as the time of thermal diffusion increases, so that the junction capacitance increases, and any reverse bias voltage In the case of 400 minutes, it is found that the bonding capacity is the largest, and in the case of 30 minutes, the bonding capacity is the smallest.

또한, 도 10에 있어서는, P형 웰층(2)의 저부와 P형 웰층(5)의 정상부의 양단에, 바이어스 전압을 인가한 경우의 전류를 시뮬레이션한 결과로서, 인가하는 바이어스 전압(V)의 변화에 대한 저항율(Ωcm)의 변화를, 열처리시간이 30분, 150분, 300분, 400분인 경우의 특성을, 각각, 흑색 원, 원, 사각형, 삼각형으로 표시하고 있으며, 바이어스 전압의 증가와 함께 저항율이 증가하는 경향이 나타나고 있지만, 어떤 바이어스 전압에 있어서도 400분인 경우가 가장 저항율이 작고, 30분인 경우가 가장 저항율이 큰 것을 알 수 있다.In Fig. 10, as a result of simulating a current when a bias voltage is applied to both the bottom of the P-type well layer 2 and the top of the P-type well layer 5, the bias voltage V to be applied is shown. The change in resistivity (Ωcm) against the change is represented by black circles, circles, squares and triangles when the heat treatment time is 30 minutes, 150 minutes, 300 minutes and 400 minutes, respectively. In addition, although the resistivity tends to increase, it can be seen that at any bias voltage, the resistivity is the smallest for 400 minutes and the largest for the 30 minutes.

이와 같이, 열처리시간을 150분, 300분, 400분으로 한 경우에는, P형웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 사이에, 에피택셜층(4)의 불순물 농도분포가 유지되고 있는 영역이 존재하지 않는데, 환언하면, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)이 접촉하여, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 불순물이 교차하는 것에 의한 PN 접합이 형성된 본 발명에 관한 신규한 구조를 얻을 수 있다.As described above, when the heat treatment time is set to 150 minutes, 300 minutes, and 400 minutes, the impurity concentration distribution of the epitaxial layer 4 is maintained between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7. Although there is no area | region which exists, in other words, when the P type well layer 2 and the N type bottom layer 7 contact, and the impurity of the P type well layer 2 and the N type bottom layer 7 cross | intersects, A novel structure according to the present invention in which a PN junction is formed can be obtained.

이때, 소자분리 절연막(8)의 형성공정과 겸용하여, P형 웰층을 형성한 후에는, 종래부터의 공정을 실시하면 되며, 예를 들면, 소자분리 절연막(8)에 의해 구분된 에피택셜층(3)의 주표면 내부에, 선택적으로 이온주입을 행하여 N형 웰층(4), P형 웰층 5 및 6을 각각 형성하고, 다시 P형 웰층(6)의 저부에 이온주입을 행하여, N형 보텀층(7)을 형성한다. 더구나, 그 후에는, 종래적 방법에 의해, N형 웰층(4) 및 P형 웰층(5) 상에, 각각 PMOS 트랜지스터 MP1 및 NMOS 트랜지스터 MN1 등의 반도체소자를, P형 웰층(6) 상에 메모리셀을 구성하는 반도체소자를 형성한다.At this time, after forming the P-type well layer in combination with the process of forming the element isolation insulating film 8, a conventional process may be performed. For example, the epitaxial layer divided by the element isolation insulating film 8 may be used. Into the inside of the main surface of (3), ion implantation is selectively performed to form N-type well layers 4 and P-type well layers 5 and 6, respectively, and ion implantation is then performed at the bottom of the P-type well layer 6 to form an N-type. The bottom layer 7 is formed. Furthermore, after that, a semiconductor device such as a PMOS transistor MP1 and an NMOS transistor MN1 is placed on the P-type well layer 6 on the N-type well layer 4 and the P-type well layer 5 by a conventional method, respectively. A semiconductor device constituting the memory cell is formed.

<A-4. 작용 효과><A-4. Effect>

이하, DRAM(100)의 작용효과에 관해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the DRAM 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

이상에서 설명한 바와 같이, P형 웰층(2)을 두껍게 하는 것으로, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량 C1을 증가시키는 수 있으며, 센스앰프의 동작에 있어서 전원 배선 WR1의 전압저하를 저감할 수 있다.As described above, by thickening the P-type well layer 2, the junction capacitance C1 between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 can be increased, and the power supply wiring in the operation of the sense amplifier can be increased. The voltage drop of WR1 can be reduced.

즉, 센스앰프 SA(도 1)의 동작에 있어서, PM0S 트랜지스터 MP1를 온하는 것으로 센스 인에이블 배선 SEp의 배선기생용량 C3가 PMOS 트랜지스터 MP1를 통해 전원 배선 WR1에 가해져, 일시적으로, 전압 VDDS(도 2)가 저하한다.That is, in the operation of the sense amplifier SA (Fig. 1), by turning on the PM0S transistor MP1, the wiring parasitic capacitance C3 of the sense enable wiring SEp is applied to the power supply wiring WR1 through the PMOS transistor MP1, and temporarily the voltage VDDS (Fig. 2) is lowered.

그러나, 접합용량 C1에 축적된 전하(내부전압 VDD에 대응)가, N형 보텀층(7), 에피택셜층(3), N형 웰층(4), N형 불순물층(45), 콘택홀 CH11을 통해 전원배선 WR1에 주어지기 때문에, 전원 배선 WR1의 전압저하를 억제하여, 전압 VDDS를 일정값으로 유지할 수 있다. 이때 흐르는 전류가 도 1에 나타낸 전류 I1이다.However, the charge (corresponding to the internal voltage VDD) accumulated in the junction capacitor C1 is the N-type bottom layer 7, the epitaxial layer 3, the N-type well layer 4, the N-type impurity layer 45, and the contact hole. Since the power supply wiring WR1 is given through CH11, the voltage drop of the power supply wiring WR1 can be suppressed and the voltage VDDS can be maintained at a constant value. The current flowing at this time is the current I1 shown in FIG.

또한, P형 웰층(2)을 두껍게 함으로써, P형 웰층(5)과의 거리를 짧게 하여, P형 웰층(5)의 저항 R2를 저감할 수 있고, 센스앰프의 동작에 있어서 전원 배선 WR2의 전압상승을 저감할 수 있다.Further, by thickening the P-type well layer 2, the distance to the P-type well layer 5 can be shortened, and the resistance R2 of the P-type well layer 5 can be reduced, and the power supply wiring WR2 in the operation of the sense amplifier can be reduced. Voltage rise can be reduced.

즉, 센스앰프 SA의 동작에 있어서, NMOS 트랜지스터 MN1을 온하는 것으로 센스 인에이블 배선 SEn의 배선기생용량 C4가 NMOS 트랜지스터 MN1를 통해 전원 배선 WR2에 가해져, 일시적으로, 전압 GNDS(도 2)이 상승한다.That is, in the operation of the sense amplifier SA, by turning on the NMOS transistor MN1, the wiring parasitic capacitance C4 of the sense enable wiring SEn is applied to the power supply wiring WR2 through the NMOS transistor MN1, and the voltage GNDS (Fig. 2) temporarily rises. do.

그러나, P형 웰층(5)의 저항 R2가 작아지고 있기 때문에, 전원 배선 WR2으로부터는, 콘택홀 CH21, P형 불순물층(55), P형 웰층(5), 에피택셜층(3) 및 N형 웰층(2)을 통해 반도체 기판(1)에 전류가 흘러, 전원 배선 WR2의 전압상승을 억제하여, 전압 GNDS를 일정값으로 유지할 수 있다. 이때에 흐르는 전류가 도 1에 나타낸 전류 I2이다. 이때, 반도체 기판(1)은 접지전압 GND에 접속되어 있다.However, since the resistance R2 of the P-type well layer 5 is smaller, the contact hole CH21, the P-type impurity layer 55, the P-type well layer 5, the epitaxial layer 3, and the N from the power source wiring WR2. A current flows into the semiconductor substrate 1 through the mold well layer 2, thereby suppressing a voltage increase in the power supply wiring WR2 and maintaining the voltage GNDS at a constant value. The current flowing at this time is the current I2 shown in FIG. 1. At this time, the semiconductor substrate 1 is connected to the ground voltage GND.

이와 같이, 본 실시예 1의 DRAM(100)에 있어서는 센스앰프 SA에 주어지는 전압 VDDS 및 전압 GNDS를 일정값으로 유지할 수 있기 때문에, 센스앰프 SA를 구성하는 트랜지스터의 구동능력을 유지할 수 있고, 워드선에 워드펄스가 주어져 판독이 시작되고 나서, 비트선 상의 정보를 센스하여 변별하기까지의 지연시간 tRCD를 짧게 유지할 수 있다.As described above, in the DRAM 100 according to the first embodiment, the voltage VDDS and the voltage GNDS given to the sense amplifier SA can be maintained at a constant value, so that the driving capability of the transistors constituting the sense amplifier SA can be maintained and the word line The delay time tRCD can be kept short until the word pulse is given to start reading, and then the information on the bit line is sensed and discriminated.

이 결과, 센스앰프 SA의 동작속도를 설계값에 가까운 값으로 유지할 수 있어, 센스속도의 저하를 방지할 수 있다.As a result, the operating speed of the sense amplifier SA can be maintained at a value close to the design value, and the degradation of the sense speed can be prevented.

여기서, 지연시간 tRCD의 단축은, 이하에 수식 (2)∼(4)로 나타낸 조건하에서 효과적으로 달성할 수 있다.Here, the shortening of the delay time tRCD can be effectively achieved under the conditions shown by the following formulas (2) to (4).

[수 2][Number 2]

Rpsub + Rpwell < Rmgnd…(2)Rpsub + Rpwell <Rmgnd… (2)

[수 3][Number 3]

Rnwell + Rpwell < Rmvdd + Rmgnd…(3)Rnwell + Rpwell <Rmvdd + Rmgnd... (3)

[수 4][Number 4]

Cwell > CD(total)…(4)Cwell> CD (total)… (4)

이때, 도 1에 있어서는, P형 웰층(6)이 형성되는 영역(N형 웰층(2)이 형성되는 영역과 같다)에 메모리셀이 배치된다고 하였지만, N형 웰층(2)이 형성되어 있는 것이면, 다른 기능을 갖는 회로가 형성되어 있더라도 문제는 없고, 해당 영역은 메모리셀 영역에 한정되는 것이 아니다.In this case, in FIG. 1, although the memory cell is disposed in the region where the P-type well layer 6 is formed (the same as the region where the N-type well layer 2 is formed), the N-type well layer 2 is formed. Even if a circuit having a different function is formed, there is no problem, and the area is not limited to the memory cell area.

또한, 도 1에 있어서는, N형 보텀층(7)은 P형 웰층(6)의 하부에만 배치되는 예를 나타내었지만, N형 웰층(4)의 하부에 배치하더라도 된다. 이 경우, N형 웰층(4)의 두께와 p형 웰층(6)의 두께를 동일하게 하고, 양 층의 하부의 N형 보텀층(7)이 연속하는 구성으로 하는 것으로, 접합용량 C1을 크게 할 수 있다.In addition, although the example in which the N type bottom layer 7 was arrange | positioned only in the lower part of the P type well layer 6 was shown in FIG. 1, you may arrange | position it below the N type well layer 4. In this case, the thickness of the N-type well layer 4 and the thickness of the p-type well layer 6 are the same, and the N-type bottom layer 7 at the bottom of both layers is configured to be continuous so that the bonding capacity C1 is greatly increased. can do.

또한, 도 7 및 도 8을 사용하여 설명한, 기판 깊이 방향의 불순물 농도분포의 시뮬레이션 결과는 일례로서, 에피택셜층(3)의 막두께와, 붕소 농도, 열처리 시간 및 열처리 온도는 이 예에 한정되는 것은 아니다.In addition, the simulation result of impurity concentration distribution of the substrate depth direction demonstrated using FIG. 7 and FIG. 8 is an example, The film thickness, boron concentration, heat processing time, and heat processing temperature of the epitaxial layer 3 are limited to this example. It doesn't happen.

또한, N형 웰층(2)의 열처리로서, 소자분리 절연막(8)(STI)의 형성시의 열처리를 이용한다고 하여 설명하였지만, 다른 열처리공정을 이용하더라도 좋은 것은 말할 필요도 없으며, 900℃∼1200℃의 열처리를 행하는 공정이면 이용가능하다.Although the heat treatment at the time of forming the element isolation insulating film 8 (STI) is used as the heat treatment of the N-type well layer 2, it is needless to say that other heat treatment processes may be used. It can be used as long as it is a step of performing a heat treatment at ° C.

또한, 이온주입을 이용하여, N형 웰층(2)을 형성하도록 하여도 된다. 즉, 반도체 기판(1)의 주표면 상에 에피택셜층(3)을 형성한 후, 에피택셜층(3)이 예를 들면 6㎛의 두께인 경우에는, 붕소를 4 MeV의 에너지로, 1x1013∼1x1014/cm2정도의 도우즈량으로 주입하면 되며, 에피택셜층(3)이 4㎛의 두께인 경우에는, 붕소를 3MeV의 에너지로, 1x1013∼1x1014/cm2정도의 도우즈량으로 주입하면 된다.In addition, the N-type well layer 2 may be formed using ion implantation. That is, after the epitaxial layer 3 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1, when the epitaxial layer 3 has a thickness of, for example, 6 mu m, boron is 1x10 at an energy of 4 MeV. 13 ~1x10 14 / cm 2 injected with the dose level and, an epitaxial layer 3 is the is, when the thickness of the boron in the 4㎛ 3MeV energy, ~1x10 14 1x10 13 / cm 2 dose level of Inject it with

이때, 붕소이온의 주입은, STI의 형성전이라도 형성후의 어느 것으로 행하더라도 좋지만, STI의 형성전에 붕소 이온을 주입하는 경우에는, 주로 STI의 형성시의 열처리에 의해 주입된 불소가 확산한다. 붕소의 확산과 동시에, 주입 직후에는 전기적으로 불활성이었던 붕소 원자가, 실리콘 결정의 격자위치로 이동함으로써 활성화된다.At this time, the implantation of boron ions may be performed either before or after the formation of STI, but when boron ions are implanted before the formation of STI, fluorine injected mainly by heat treatment during formation of STI diffuses. Simultaneously with the diffusion of boron, the boron atoms which were electrically inert immediately after implantation are activated by moving to the lattice position of the silicon crystal.

또한, STI의 형성후에 붕소이온을 주입하는 경우에는, 주입된 붕소가 MOSFET의 형성시에 시행되는 열처리에 의해 열확산하고, 동시에 활성화된다. 이때, MOSFET의 형성시의 열처리의 일례로서는, 소스·드레인 이온주입후의 RTA(RapidThermal Annealing)에 의한 열처리를 들 수 있고, RTA에서는, 예를 들면, 900∼1150℃의 온도범위에서, 0.01∼5초의 열처리를 행한다.In addition, when boron ions are implanted after the formation of the STI, the implanted boron is thermally diffused by the heat treatment performed at the time of formation of the MOSFET and is simultaneously activated. At this time, an example of heat treatment at the time of MOSFET formation includes heat treatment by RTA (RapidThermal Annealing) after source and drain ion implantation. In RTA, for example, in a temperature range of 900 to 1150 占 폚, 0.01 to 5 Second heat treatment is performed.

이 경우에는, 기판의 종류는 P형 불순물을 비교적 고농도로 함유한 반도체 기판(1)에 한정되지 않고, P형 불순물을 비교적 저농도(P-)로 포함한 에피택셜층이나 반도체 기판만이라도 된다. 또한, N형 불순물을 포함한 에피택셜층이나 반도체 기판이라도 된다.In this case, the type of substrate is not limited to the semiconductor substrate 1 containing P-type impurities at a relatively high concentration, and may be only an epitaxial layer or a semiconductor substrate containing P-type impurities at a relatively low concentration (P-). In addition, an epitaxial layer or a semiconductor substrate containing N-type impurities may be used.

이때, 비교적 저농도의 P형 불순물(P-)이란, 예를 들면 붕소 농도가 1x1016/cm3이하를 가리키며, 비교적 고농도의 P형 불순물(P+)이란, 예를 들면 붕소 농도가 1x1018/cm3이상을 가리키고, 1x1016/cm3∼1x1018/cm3를 간단히 P 형 또는 P0로 호칭한다.At this time, a relatively low concentration of P-type impurity (P-) refers to, for example, boron concentration of 1 × 10 16 / cm 3 or less, and a relatively high concentration of P-type impurity (P +) of, for example, boron concentration of 1 × 10 18 / cm point to 3 or more, a 1x10 16 / cm 3 ~1x10 18 / cm 3 will be briefly referred to as P-type or P 0.

<A-5. 변형예 1><A-5. Modification 1>

이상에서 설명한 본 발명에 관한 실시예 1의 DRAM(100)에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, N형 웰층(2)의 두께는 전체 영역에 걸쳐 동일하였지만, 도 11에 나타낸 DRAM(100A)과 같이, P형 웰층(5)의 형성영역, 즉 NMOS 형성영역에 있어서는, N형 웰층(4)의 형성영역, 즉 PMOS 형성영역보다도 N형 웰층(2)의 두께가 두껍게 된 N형 웰층(2A)이 배치되어 있다.In the DRAM 100 of the first embodiment according to the present invention described above, as shown in FIG. 1, the thickness of the N-type well layer 2 is the same throughout the entire area, but the DRAM 100A shown in FIG. Similarly, in the formation region of the P-type well layer 5, that is, the NMOS formation region, the N-type well layer 2A whose thickness of the N-type well layer 2 is thicker than the formation region of the N-type well layer 4, that is, the PMOS formation region. ) Is arranged.

이때, 메모리셀 영역 및 PMOS 형성영역에서의 N형 웰층(2A)의 두께를 d1로 하고, 두께 d1인 영역을 N형 웰층의 제 1 영역으로 호칭한다. 또한, NMOS 형성영역에서의 N형 웰층(2A)의 두께를 d2로 하고, 두께 d2의 영역을 N형 웰층의 제 2 영역으로 호칭한다.At this time, the thickness of the N-type well layer 2A in the memory cell region and the PMOS forming region is d1, and the region having the thickness d1 is referred to as the first region of the N-type well layer. The thickness of the N-type well layer 2A in the NMOS formation region is set to d2, and the region of the thickness d2 is referred to as the second region of the N-type well layer.

그 이외, 도 1에 나타낸 DRAM(100)와 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 부착하여, 중복하는 설명은 생략한다.In addition, about the same structure as the DRAM 100 shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

이와 같이, NMOS 형성영역의 N형 웰층(2A)의 두께를 두껍게 하고, P형 웰층(5)과의 거리를 작게 하는 것으로, P형 웰층(5)의 저항 R2를 더욱 저감할 수 있으며, 센스앰프 SA의 동작에 있어서, 전원 배선 WR2의 전압상승을 억제하는 효과가 높아져, 전압 GNDS를 일정값으로 유지할 수 있다.In this manner, by increasing the thickness of the N-type well layer 2A in the NMOS formation region and reducing the distance to the P-type well layer 5, the resistance R2 of the P-type well layer 5 can be further reduced, and the sense In the operation of the amplifier SA, the effect of suppressing the voltage rise of the power supply wiring WR2 is increased, and the voltage GNDS can be maintained at a constant value.

NMOS 형성영역에서의 N형 웰층(2A)의 두께를 두껍게 하기 위해서는, NMOS 형성영역 이외의 부분을 레지스트 마스크 등으로 덮고, P형 웰층(5)의 하부에 해당하는 위치에 선택적으로 붕소를 이온주입함으로써, 실현가능하다.In order to increase the thickness of the N-type well layer 2A in the NMOS formation region, portions other than the NMOS formation region are covered with a resist mask or the like, and ion implantation is selectively performed at a position corresponding to the lower portion of the P-type well layer 5. This can be realized.

즉, 실시예 1에 있어서 설명한 바와 같이, 소자분리 절연막(8)을 형성할 때의 고온열처리에 있어서, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함한 반도체 기판(1)으로부터, 붕소를 열확산시키는 것으로, NMOS 형성영역 이외의 부분에 있어서는 두께 d1의 N형 웰층(2A)을 형성한다. 이때, NMOS 형성영역에서는 이온주입된 붕소도 열확산하고, 반도체 기판(1)으로부터 열확산하는 붕소와 섞여 2개의 불순물층이 연속적으로 이어지는 것에 의해, 두께 d2의 N형 웰층(2A)이 형성된다.That is, as described in Example 1, in the high temperature heat treatment at the time of forming the element isolation insulating film 8, boron is thermally diffused from the semiconductor substrate 1 containing P-type impurities in a relatively high concentration to form NMOS. In portions other than the region, the N-type well layer 2A having a thickness d1 is formed. At this time, the ion implanted boron is also thermally diffused in the NMOS formation region, and two impurity layers are successively mixed with boron thermally diffusing from the semiconductor substrate 1 to form an N-type well layer 2A having a thickness d2.

이때, 이온주입의 깊이는, 주입된 붕소가 열확산한 경우에, 반도체 기판(1)으로부터 열확산하는 붕소와 섞일 수 있는 깊이로 설치한다.At this time, the depth of ion implantation is provided in the depth which can mix with the boron thermally diffusing from the semiconductor substrate 1, when the implanted boron thermally diffuses.

또, N형 웰층(2A)의 모두를 이온주입으로 형성하여도 된다. 이 경우에는, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함한 반도체 기판(1)에 한정되지 않고, P형 불순물을 비교적 저농도(P-)로 포함한 에피택셜층이나 반도체 기판이라도 된다. 또한, N형 불순물을 포함한 에피택셜층이나 반도체 기판이라도 된다.Further, all of the N-type well layers 2A may be formed by ion implantation. In this case, it is not limited to the semiconductor substrate 1 which contained P-type impurity in comparatively high concentration, It may be an epitaxial layer or a semiconductor substrate which contains P-type impurity in comparatively low concentration (P-). In addition, an epitaxial layer or a semiconductor substrate containing N-type impurities may be used.

<A-6. 변형예 2><A-6. Modification 2>

이상 설명한 실시예 1 및 그것의 변형예 1에 있어서는, 벌크 기판인 반도체 기판(1) 상에 DRAM(100) 및 DRAM(100A)을 형성하고 있었지만, 벌크 기판 대신에 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 사용하여 도 12에 나타낸 DRAM(100B)과 같은 구성으로 하여도 된다.In Example 1 and its modification 1 described above, although the DRAM 100 and the DRAM 100A are formed on the semiconductor substrate 1 which is a bulk substrate, a silicon on insulator (SOI) substrate is used instead of the bulk substrate. The structure may be the same as the DRAM 100B shown in FIG.

즉, 도 12에 있어서, N형 웰층(2A)은 반도체 기판(10) 상의 매립 절연막(11)의 주표면 전체면을 덮도록 배치되어 있다. 기타, 도 1에 나타낸 DRAM(100)과 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 부착하여, 중복하는 설명은 생략한다.That is, in FIG. 12, the N-type well layer 2A is disposed so as to cover the entire main surface of the buried insulating film 11 on the semiconductor substrate 10. In addition, about the same structure as the DRAM 100 shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

SOI 기판(SO)은, 반도체 기판(10) 상에 배치된 매립 절연막(11)과, 매립 절연막(11) 상에 SOI층으로서 배치된 에피택셜층(3)을 갖고 구성되어 있다.The SOI substrate SO is configured with a buried insulating film 11 disposed on the semiconductor substrate 10 and an epitaxial layer 3 disposed as an SOI layer on the buried insulating film 11.

이때, S0I 기판(S0) 상에 도 1에 나타낸 DRAM(100)을 형성하여도 되는 것은 말할 필요도 없다.It goes without saying that the DRAM 100 shown in Fig. 1 may be formed on the SO substrate S0 at this time.

이 경우, N형 웰층(2A)은 반도체 기판(10)과는 전기적으로 절연되어 버리기 때문에, N형 웰층(2A)의 전위 고정을 위한 구성이 필요하게 된다.In this case, since the N type well layer 2A is electrically insulated from the semiconductor substrate 10, a configuration for dislocation fixing of the N type well layer 2A is required.

도 13에 그것의 구성의 일례를 나타낸다. 이때, 도 13에 있어서는 DRAM의 구성에 대해서는 생략하고 관련되는 부분만 나타내고 있다.An example of its structure is shown in FIG. In this case, the configuration of the DRAM is omitted in FIG. 13, and only relevant portions are shown.

도 13에 나타낸 바와 같이, 에피택셜층(3)의 주표면으로부터 에피택셜층(3)을 관통하여 N형 웰층(2A)에 이르는, P형 불순물을 비교적 고농도로 갖는 플러그층(31)이 설치되어 있다.As shown in Fig. 13, a plug layer 31 having a relatively high concentration of P-type impurities, which penetrates the epitaxial layer 3 from the main surface of the epitaxial layer 3 and reaches the N-type well layer 2A, is provided. It is.

그리고, 에피택셜층(3) 상에는 층간절연막(ZL)이 설치되고 있고, 층간절연막(ZL)의 주표면으로부터 층간절연막(ZL)을 관통하여 플러그층(31)에 이르는 콘택홀 (CH10)이 설치되고, 콘택홀(CH10)은 층간절연막(ZL) 상에 배치된 배선(WR)에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, N형 웰층(2A)의 전위를 확실히 고정할 수 있다.An interlayer insulating film ZL is provided on the epitaxial layer 3, and a contact hole CH10 is formed between the main surface of the interlayer insulating film ZL and penetrates the interlayer insulating film ZL to the plug layer 31. The contact hole CH10 is connected to the wiring WR disposed on the interlayer insulating film ZL. By such a configuration, the potential of the N-type well layer 2A can be reliably fixed.

이때, 전위 고정을 위한 플러그층(31)은, N형 웰층(2A)에 있어서의 단차부분, 즉 N형 웰층의 제 1 영역과 제 2 영역과의 경계부분에 배치함으로써, 제 1 영역과 제 2 영역으로 플러그층(31)을 공유할 수 있고, 제 1 영역과 제 2 영역으로 별개로 플러그층을 설치하는 경우와 비교하여, 점유면적을 삭감하는 효과가 있다.At this time, the plug layer 31 for fixing the potential is arranged at the stepped portion in the N-type well layer 2A, that is, at the boundary portion between the first region and the second region of the N-type well layer, thereby forming the first region and the first region. The plug layer 31 can be shared by two areas, and compared with the case where the plug layer is provided separately in the first area and the second area, the occupying area can be reduced.

이때, 도 11에 나타낸 DRAM(100A)에 있어서도, 전술한 전위 고정의 수법을 받아들여도 된다. 도 14에 그것의 일례를 나타낸다.At this time, also in the DRAM 100A shown in FIG. 11, the above-described potential fixing method may be adopted. 14 shows an example thereof.

도 14에 있어서는, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함한 반도체 기판(1) 상에 N형 웰층(2A)이 설치되고 있고, N형 웰층(2A)의 전위 고정은, 반도체 기판(1)을 개재하는 것으로 가능하지만, 플러그층(31)을 개재하여도 전위 고정가능하게 하는 것으로, 전위 고정을 확실히 할 수 있다.In FIG. 14, an N-type well layer 2A is provided on a semiconductor substrate 1 containing a relatively high concentration of P-type impurities, and the potential of the N-type well layer 2A is fixed through the semiconductor substrate 1. Although it is possible to do this, the potential fixation can be ensured by making the potential fixation possible even through the plug layer 31.

이때, 플러그층(31)의 배치단위는 N형 웰층의 제 1 영역과 제 2 영역과의 경계 부분에 한정되는 것이 아니라, 제 1 영역 및 제 2 영역에 각각 접하도록 설치하여도 된다.At this time, the arrangement unit of the plug layer 31 is not limited to the boundary portion between the first region and the second region of the N-type well layer, but may be provided so as to be in contact with the first region and the second region, respectively.

<B: 실시예 2><B: Example 2>

<B-1. 장치 구성><B-1. Device Configuration>

이상 설명한 본 발명에 관한 실시예 1에 있어서는, DRAM을 예로 설명하였지만, 본 발명은 확실한 전위 고정을 필요로 하는 반도체장치라면, 무엇이든지 적용가능하며, DRAM의 센스앰프의 구동을 위한 전원 배선에 한정되는 것이 아니다.In Embodiment 1 of the present invention described above, a DRAM has been described as an example. However, the present invention can be applied to any semiconductor device requiring reliable potential fixing, and is limited to power wiring for driving a sense amplifier of a DRAM. It is not.

그래서, 본 발명에 관한 실시예 2의 반도체장치로서, 도 15에 나타낸 인버터(200)를 예로 들어 설명한다.Thus, the semiconductor device of the second embodiment according to the present invention will be described taking the inverter 200 shown in FIG. 15 as an example.

도 15는 인버터(200)의 회로구성을 나타낸 도면으로, 4개의 인버터 IV1, IV2, IV3 및 IV4을 갖는 구성으로 되어 있다.FIG. 15 is a diagram showing the circuit configuration of the inverter 200, which has four inverters IV1, IV2, IV3 and IV4.

인버터 IV1은, PMOS 트랜지스터 P31 및 NM0S 트랜지스터 N31을 갖고, 인버터 IV2은, PMOS 트랜지스터 P32 및 NMOS 트랜지스터 N32을 가지며, 인버터 IV3는 PMOS 트랜지스터 P33 및 NMOS 트랜지스터 N33을 갖고, 인버터 IV4은 PMOS 트랜지스터 P34 및 NMOS 트랜지스터 N34을 갖고 있다.Inverter IV1 has PMOS transistor P31 and NM0S transistor N31, inverter IV2 has PMOS transistor P32 and NMOS transistor N32, inverter IV3 has PMOS transistor P33 and NMOS transistor N33, and inverter IV4 has PMOS transistor P34 and NMOS transistor I have N34.

그리고, 4개의 인버터 중에서, 인버터 IV1 및 IV3은, PM0S 트랜지스터 P31 및 P33의 각각의 소스전극이 전원 배선 WR11에 접속되고, 각각의 드레인전극이 인버터 인에이블 배선 VNL에 접속되어 있다.Of the four inverters, among the inverters IV1 and IV3, the source electrodes of the PM0S transistors P31 and P33 are connected to the power supply wiring WR11, and the respective drain electrodes are connected to the inverter enable wiring VNL.

한, 4개의 인버터 중에서, 인버터 IV2 및 IV4은, PM0S 트랜지스터 P32 및 P34의 각각의 소스전극이 인버터 인에이블 배선 VPL에 접속되고, 각각의 드레인전극이 전원 배선 WR12에 접속되어 있다.In one of four inverters, inverters IV2 and IV4 have respective source electrodes of the PM0S transistors P32 and P34 connected to the inverter enable wiring VPL, and each drain electrode connected to the power supply wiring WR12.

그리고, 인버터 IV1∼IV4은 직렬로 접속되고, 인버터 IV1으로부터 입력된 신호가, 인버터 IV4으로부터 출력되는 구성으로 되어 있다.The inverters IV1 to IV4 are connected in series, and the signal input from the inverter IV1 is output from the inverter IV4.

여기서, 전원 배선 WR11은, 내부전압 VDD가 공급되는 배선으로, 인버터 인에이블 배선 VPL과 쌍을 이루고, 양자는 드라이버 트랜지스터인 PM0S 트랜지스터 MP1를 통해 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다. PMOS 트랜지스터 MP1의 게이트전극에는 인버터 구동신호 /IE가 주어지는 구성으로 되어 있다.Here, the power supply wiring WR11 is a wiring supplied with the internal voltage VDD, which is paired with the inverter enable wiring VPL, and both are electrically connected through the PM0S transistor MP1 which is a driver transistor. The gate electrode of the PMOS transistor MP1 is configured to receive an inverter drive signal / IE.

이때, 전원 배선 WR11과 인버터 인에이블 배선 VPL과의 사이에는 저항 Rp이 존재하고, 인버터 인에이블 배선 VPL은 배선기생용량 C3을 갖고 있다.At this time, the resistor Rp exists between the power supply wiring WR11 and the inverter enable wiring VPL, and the inverter enable wiring VPL has the wiring parasitic capacitance C3.

전원 배선 WR12은, 접지전압 GND가 공급되는 배선으로, 인버터 인에이블 배선 VNL과 쌍을 이루고, 양자는 드라이버 트랜지스터인 NMOS 트랜지스터 MN1를 통해 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다. NMOS 트랜지스터 MN1의 게이트전극에는 인버터 구동신호 IE가 주어지는 구성으로 되어 있다.The power supply wiring WR12 is a wiring to which the ground voltage GND is supplied. The power supply wiring WR12 is paired with the inverter enable wiring VNL, and both are electrically connected through the NMOS transistor MN1 which is a driver transistor. Inverter drive signal IE is provided to the gate electrode of NMOS transistor MN1.

또, 전원 배선 WR12과 인버터 인에이블 배선 VNL과의 사이에는 저항 Rd가 존재하고, 인버터 인에이블 배선 VNL은 배선기생용량 C4을 갖고 있다.In addition, a resistor Rd exists between the power supply wiring WR12 and the inverter enable wiring VNL, and the inverter enable wiring VNL has a wiring parasitic capacitance C4.

이와 같은 구성의 인버터(200)에 있어서는, 대기시의 입력신호가 Low로 설정되고, 대기시에 인버터 구동신호 IE 및 /IE로서, 각각 Low 및 High의 신호가 주어지고 있는 경우에는, NMOS 트랜지스터 MN1및 PMOS 트랜지스터 MP1가 오프상태가 되어, 인버터 인에이블 배선 VPL의 전압은 내부전압 VDD보다도 낮고, 인버터 인에이블 배선 VNL의 전압은 접지전압 GND보다도 높아지고 있다. 이 상태에 있어서는, 인버터 IV1∼IV4 중에서 게이트입력으로서 오프신호가 주어지는 트랜지스터(여기서는 NMOS 트랜지스터 N31, PM0S 트랜지스터 P32, NMOS 트랜지스터 N33 및 PMOS 트랜지스터 P34)의 소스전압이 각각의 캐리어에 있어서 높은 전위로 존재하게 되어, 즉 소스전압이 상승하여, 서브 임계값 전류가 감소하여, 대기전류를 저감할 수 있다. 이때, 인버터(200)의 동작시에는, NM0S 트랜지스터 MN1 및 PM0S 트랜지스터 MP1가 온 상태로 되어, 인버터 인에이블 배선 VPL의 전압과 내부전압 VDD가 같아져, 인버터 인에이블 배선 VNL의 전압이 접지전압 GND와 같아진다.In the inverter 200 having such a configuration, when the input signal during standby is set to Low and the signals of Low and High are given as inverter drive signals IE and / IE during standby, respectively, the NMOS transistor MN1. And the PMOS transistor MP1 is turned off, the voltage of the inverter enable wiring VPL is lower than the internal voltage VDD, and the voltage of the inverter enable wiring VNL is higher than the ground voltage GND. In this state, source voltages of the transistors (here, NMOS transistor N31, PM0S transistor P32, NMOS transistor N33, and PMOS transistor P34) to which an off signal is given as a gate input among inverters IV1 to IV4 are present at high potentials in respective carriers. That is, the source voltage rises, the sub-threshold current decreases, and the standby current can be reduced. At this time, during operation of the inverter 200, the NM0S transistors MN1 and the PM0S transistor MP1 are turned on so that the voltage of the inverter enable wiring VPL and the internal voltage VDD are equal, so that the voltage of the inverter enable wiring VNL becomes the ground voltage GND. Becomes the same as

여기서, 저항 Rp 및 저항 Rd는, 대기시에 서브 임계값 전류가 흐르는 것과 같은 경우, 인버터 인에이블 배선 VPL 및 인버터 인에이블 배선 VNL의 전위를, 내부전압 VDD나 접지전압 GND에 대해 자동적으로 상승시키는 동작(부귀환 동작)을 일으켜, 대기전류를 저감하는 기능을 갖고 있다.Here, the resistor Rp and the resistor Rd automatically raise the potential of the inverter enable wiring VPL and the inverter enable wiring VNL with respect to the internal voltage VDD or the ground voltage GND when the sub-threshold current flows in the standby state. It has a function of causing an operation (negative feedback operation) and reducing a standby current.

다음에, 인버터 200의 특징부의 단면구성을 도 16에 나타낸다.Next, the cross-sectional structure of the characteristic part of the inverter 200 is shown in FIG.

도 16에 나타낸 바와 같이, 인버터(200)는, P형 불순물을 비교적 고농도(P+)로 포함한 반도체 기판(1)의 주표면 상부 전면에, P형 불순물을 포함한 P형 웰층(2)이 배치되고, P형 웰층(2) 위에는 P형 불순물을 비교적 저농도(P-)로 포함한 에피택셜층(3)이 배치되어 있다.As shown in FIG. 16, in the inverter 200, a P-type well layer 2 including P-type impurities is disposed on the entire upper surface of the main surface of the semiconductor substrate 1 including P-type impurities at a relatively high concentration (P +). On the P-type well layer 2, an epitaxial layer 3 containing P-type impurities at a relatively low concentration (P-) is disposed.

이때, 도 16에서는 에피택셜층(3)이 차지하는 비율은 작게 표시되어 있지만, 실제로는, 반도체 기판(1)과 두께 6㎛ 정도의 에피택셜층(3)으로, 에피택셜 기판이 구성되고, P형 웰층(2)은, N형 웰층(4), P형 웰층 5 및 6과 동시에 에피택셜층(3)의 주표면 내부에 배치되어 있다.At this time, although the ratio which the epitaxial layer 3 occupies is small in FIG. 16, in fact, the epitaxial substrate is comprised by the semiconductor substrate 1 and the epitaxial layer 3 about 6 micrometers in thickness, and P The type well layer 2 is disposed inside the main surface of the epitaxial layer 3 simultaneously with the N type well layers 4 and the P type well layers 5 and 6.

에피택셜층(3)의 주표면 내부에는, P형 불순물을 포함한 P형 웰층(6)이 선택적으로 배치되고, 또한, P형 웰층(6)을 사이에 끼우도록, N형 불순물을 포함한 N형 웰층(4) 및 P형 불순물을 포함한 P형 웰층(5)이 선택적으로 배치되어 있다.In the main surface of the epitaxial layer 3, a P-type well layer 6 containing P-type impurities is selectively disposed, and an N-type containing N-type impurities such that the P-type well layer 6 is interposed therebetween. The well layer 4 and the P type well layer 5 including the P type impurities are selectively disposed.

N형 웰층(4) 및 P형 웰층(6)의 두께는 같은 정도이며, N형 웰층(4) 및 P형 웰층(6)의 하부에는, 양자를 접하도록 N형 불순물을 포함한 N형 보텀층(7A)이 배치되어 있다. P형 웰층(2)은 N형 보텀층(7A)에 접하는 두께로 배치되어, N형 보텀층(7A)과 P형 웰층(2)으로 PN 접합을 형성한다.The thicknesses of the N-type well layer 4 and the P-type well layer 6 are about the same, and an N-type bottom layer containing N-type impurities in the lower portion of the N-type well layer 4 and the P-type well layer 6 so as to contact them. 7A is arrange | positioned. P type well layer 2 is arrange | positioned in the thickness which contact | connects N type bottom layer 7A, and PN junction is formed with N type bottom layer 7A and P type well layer 2.

그리고, N형 웰층(4)및 P형 웰층(5)의 주표면 내부에는, STI로 호칭되는 소자분리 절연막(8)이 선택적으로 배치되어, M0S 트랜지스터의 형성영역이 규정되어 있다.In the main surfaces of the N-type well layer 4 and the P-type well layer 5, an element isolation insulating film 8 referred to as STI is selectively disposed to define a region for forming the M0S transistor.

이때, P형 웰층(6)도 소자분리 절연막(8)에 의해 영역이 규정되어, 이 영역 내에 인버터가 배치되기 때문에 인버터 영역으로 호칭한다.At this time, the region of the P-type well layer 6 is also defined by the element isolation insulating film 8, and since the inverter is disposed in this region, it is called an inverter region.

여기서, P형 웰층(2)은, 예를 들면, 소자분리 절연막(8)을 형성할 때의 고온 열처리에 있어서, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함한 반도체 기판(1)으로부터 P형 불순물, 예를 들면 붕소(B)를 열확산시키는 것으로 형성된다.Here, the P-type well layer 2 is a P-type impurity, for example, from the semiconductor substrate 1 containing a relatively high concentration of the P-type impurity in the high temperature heat treatment when forming the device isolation insulating film 8. For example, it is formed by thermally diffusing boron (B).

N형 웰층(4)에 있어서 소자분리 절연막(8)으로 규정되는 영역에는, P형 불순물을 비교적 고농도로 포함하는 한쌍의 소스·드레인층(41)이 배치되고, 한쌍의 소스·드레인층(41)이 대향하는 단부 모서리부 위 및 한쌍의 소스·드레인층(41) 사이의 N형 웰층(4) 상에는 게이트절연막(42)이 배치되고, 게이트절연막(42)의 상부에는 게이트전극(43)이 배치되어 있다. 그리고, 게이트절연막(42) 및게이트전극(43)의 측면에는 측벽 절연막(44)이 배치되어 PMOS 트랜지스터 MP1이 구성되어 있다. PMOS 트랜지스터 MP1의 게이트전극(43)에는 인버터 구동신호 /IE가 주어지는 구성으로 되어 있다.In the N type well layer 4, a pair of source / drain layers 41 containing a relatively high concentration of P-type impurities are disposed in a region defined by the device isolation insulating film 8, and a pair of source / drain layers 41 is disposed. The gate insulating film 42 is disposed on the N-type well layer 4 between the edges of the opposing edges and between the pair of source / drain layers 41, and the gate electrode 43 is disposed on the gate insulating film 42. It is arranged. The sidewall insulating film 44 is disposed on the side surfaces of the gate insulating film 42 and the gate electrode 43 to form the PMOS transistor MP1. The gate electrode 43 of the PMOS transistor MP1 is configured to receive an inverter drive signal / IE.

또한, P형 웰층(5)에 있어서 소자분리 절연막(8)으로 규정되는 영역에는, N형 불순물을 비교적 고농도(N+)로 포함하는 한쌍의 소스·드레인층(51)이 배치되고, 한쌍의 소스·드레인층(51)의 대향하는 단부 모서리부 위 및 한쌍의 소스·드레인층(51) 사이의 P형 웰층(5) 상에는 게이트절연막(52)이 배치되고, 게이트절연막(52)의 상부에는 게이트전극(53)이 배치되어 있다. 그리고, 게이트절연막(52) 및 게이트전극(53)의 측면에는 측벽 절연막(54)이 배치되어 NM0S 트랜지스터 MN1가 구성되어 있다. NM0S 트랜지스터 MN1의 게이트전극(53)에는 인버터 구동신호 IE가 주어지는 구성으로 되어 있다.In the P-type well layer 5, a pair of source / drain layers 51 containing N-type impurities at a relatively high concentration (N +) are arranged in a region defined by the element isolation insulating film 8, and a pair of sources A gate insulating film 52 is disposed on the P-type well layer 5 between the opposing edge portions of the drain layer 51 and between the pair of source / drain layers 51, and a gate is formed on the gate insulating film 52. The electrode 53 is arranged. The sidewall insulating film 54 is disposed on the side surfaces of the gate insulating film 52 and the gate electrode 53 to form the NM0S transistor MN1. The gate electrode 53 of the NM0S transistor MN1 is configured to receive an inverter drive signal IE.

여기서, PM0S 트랜지스터 MP1가 형성되는 영역을 PMOS 형성영역으로 호칭하고, 또한, NMOS 트랜지스터 MNl이 형성되는 영역을 NMOS 형성영역으로 호칭한다.Here, the region where the PM0S transistor MP1 is formed is called a PMOS forming region, and the region where the NMOS transistor MN1 is formed is called an NMOS forming region.

이때, PMOS 트랜지스터 MP1 및 NMOS 트랜지스터 MN1의 상부를 포함해서, 반도체 기판(1)의 상부를 덮도록 층간절연막(도시하지 않음)이 배치되고, 층간절연막 내부에는 각종 배선이 배치되어 있다.At this time, an interlayer insulating film (not shown) is disposed to cover the upper portion of the semiconductor substrate 1 including the upper portions of the PMOS transistor MP1 and the NMOS transistor MN1, and various wirings are disposed inside the interlayer insulating film.

즉, 한쌍의 소스·드레인층(41)의 한쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH1을 통해 전원 배선 WR11에 전기적으로 접속되어, 한쌍의 소스·드레인층(41)의 다른쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH3을 통해 인버터 인에이블 배선 VPL에 전기적으로 접속되어 있다.That is, one of the pair of source and drain layers 41 is electrically connected to the power supply wiring WR11 through the contact hole CH1 provided in the interlayer insulating film, and the other of the pair of source and drain layers 41 is formed in the interlayer insulating film. It is electrically connected to the inverter enable wiring VPL through the provided contact hole CH3.

또한, 한쌍의 소스·드레인층(51)의 한쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH2을 통해 전원 배선 WR12에 전기적으로 접속되고, 한쌍의 소스·드레인층(51)의 다른쪽은, 층간절연막 중에 설치된 콘택홀 CH4을 통해 인버터 인에이블 배선 VNL에 전기적으로 접속되어 있다.In addition, one of the pair of source and drain layers 51 is electrically connected to the power supply wiring WR12 through the contact hole CH2 provided in the interlayer insulating film, and the other of the pair of source and drain layers 51 is in the interlayer insulating film. It is electrically connected to the inverter enable wiring VNL through the provided contact hole CH4.

또한, N형 웰층(4)에는 N형 불순물을 비교적 고농도로 포함하는 N형 불순물층(45)이 선택적으로 설치되고, 전원 배선 WR11은 콘택홀 CH11을 통해, N형 불순물층(45)에도 전기적으로 접속되어 있다.In addition, an N-type impurity layer 45 containing N-type impurities at a relatively high concentration is selectively provided in the N-type well layer 4, and the power supply wiring WR11 is electrically connected to the N-type impurity layer 45 through the contact hole CH11. Is connected.

마찬가지로, P형 웰층(5)에는 P형 불순물을 비교적 고농도로 포함하는 P형 불순물층(55)이 선택적으로 설치되고, 전원 배선 WR12은 콘택홀 CH21을 통해, P형 불순물층(55)에도 전기적으로 접속되어 있다.Similarly, a P-type impurity layer 55 containing a relatively high concentration of P-type impurities is selectively provided in the P-type well layer 5, and the power supply wiring WR12 is electrically connected to the P-type impurity layer 55 through the contact hole CH21. Is connected.

이때, 도 16에 있어서, 각종 용량성분 및 저항성분을 모식적으로 기재하고 있다. 즉, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7)과의 접합용량을 C11, 인버터 인에이블 배선 VPL의 배선기생용량을 C13, 인버터 인에이블 배선 VNL의 배선기생용량을 C14, N형 웰층(4)의 저항을 R11, P형 웰층(5)의 저항을 R12로서 나타내고 있다. 이때, N형 보텀층(7A)은 도 16에 도시하지 않은 부분에 있어서 내부전압 VDD에 접속되고, 접합용량 C11은 내부전압 VDD에 대응하는 전하를 축적할 수 있다.In this case, various capacitive components and resistive components are schematically described in FIG. 16. That is, the junction capacitance between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7 is C11, the wiring parasitic capacitance of the inverter enable wiring VPL is C13, and the wiring parasitic capacitance of the inverter enable wiring VNL is C14, and the N well layer The resistance of (4) is indicated by R11 and the resistance of the P-type well layer 5 as R12. At this time, the N-type bottom layer 7A is connected to the internal voltage VDD in a portion not shown in Fig. 16, and the junction capacitor C11 can accumulate charge corresponding to the internal voltage VDD.

<B-2. 장치 동작><B-2. Device Behavior>

인버터(200)가 대기상태로부터 동작상태로 천이하는 경우, 인버터 인에이블 배선 VPL의 전압을 내부전압 VDD와 같게 하고, 인버터 인에이블 배선 VNL의 전압을접지전압 GND와 같게 할 필요가 있지만, 인버터 인에이블 배선 VPL에는 배선기생용량 C13가 존재하기 때문에, PMOS 트랜지스터 MP1를 온함으로써 배선기생용량 C13가 PMOS 트랜지스터 MP1를 통해 전원배선 WR11에 가해져, 배선기생용량 C13에 전하가 축적됨으로써 내부전압 VDD가 저하한다.When the inverter 200 transitions from the standby state to the operating state, it is necessary to make the voltage of the inverter enable wiring VPL equal to the internal voltage VDD and to make the voltage of the inverter enable wiring VNL equal to the ground voltage GND. Since the wiring parasitic capacitance C13 exists in the enable wiring VPL, by turning on the PMOS transistor MP1, the wiring parasitic capacitance C13 is applied to the power supply wiring WR11 through the PMOS transistor MP1, and the electric charge is accumulated in the wiring parasitic capacitance C13, so that the internal voltage VDD is reduced. .

또한, 전원 배선 WR12에는 접지전압 GND가 공급되지만, 인버터 인에이블 배선 VNL에는 배선기생용량 C14이 존재하기 때문에, NMOS 트랜지스터 MN1을 온함으로써 배선기생용량 C14가 NM0S 트랜지스터 MN1를 통해 전원 배선 WR12에 가해지고, 배선기생용량 C14에 축적된 전하가 전원 배선 WR12에 주어져, 접지전압 GND가 상승한다.In addition, while the ground voltage GND is supplied to the power supply wiring WR12, but the wiring parasitic capacitance C14 exists in the inverter enable wiring VNL, the wiring parasitic capacitance C14 is applied to the power supply wiring WR12 through the NM0S transistor MN1 by turning on the NMOS transistor MN1. The electric charge accumulated in the wiring parasitic capacitance C14 is given to the power supply wiring WR12, and the ground voltage GND is raised.

이와 같이, 내부전압 VDD나 접지전압 GND가 변동하면, 인버터 IV1∼IV4이 정상으로 동작하지 않는다고 하는 문제가 발생하지만, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7A)과의 접합용량 C11을 적극적으로 이용함으로써, 이것을 방지할 수 있다.As described above, when the internal voltage VDD and the ground voltage GND fluctuate, a problem occurs that the inverters IV1 to IV4 do not operate normally. However, the junction capacitance C11 between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7A is increased. By actively using this, this can be prevented.

<B-3. 작용 효과><B-3. Effect>

이하, 인버터(200)의 작용효과에 관해 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the inverter 200 will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

실시예 1에 있어서 설명한 것과 같은 이유로, P형 웰층(2)을 두껍게 함으로써, P형 웰층(2)과 N형 보텀층(7A)의 접합용량 C11을 증가시킬 수 있어, 인버터(200)의 동작에 있어서 전원 배선 WR11의 전압저하를 저감할 수 있다.For the same reason as described in the first embodiment, by thickening the P-type well layer 2, the junction capacitance C11 between the P-type well layer 2 and the N-type bottom layer 7A can be increased, thereby operating the inverter 200. In this case, the voltage drop of the power supply wiring WR11 can be reduced.

즉, 인버터 IV1∼IV4(도 15)의 동작에 있어서, PMOS 트랜지스터 MP1를 온함으로써 인버터 인에이블 배선 VPL의 배선기생용량 C13가 PM0S 트랜지스터 MP1를 거쳐 전원 배선 WR11에 가해져, 일시적으로, 내부전압 VDD(도 15)이 저하한다.That is, in operation of the inverters IV1 to IV4 (FIG. 15), by turning on the PMOS transistor MP1, the wiring parasitic capacitance C13 of the inverter enable wiring VPL is applied to the power supply wiring WR11 via the PM0S transistor MP1, and temporarily, the internal voltage VDD ( 15) is lowered.

그러나, 접합용량 C11에 축적된 전하가, N형 보텀층(7A), N형 웰층(4), N형 불순물층(45), 콘택홀 CH11을 통해 전원 배선 WR11에 주어지기 때문에, 전원 배선 WR11의 전압저하를 억제하여, 내부전압 VDD를 일정값으로 유지할 수 있다. 이때에 흐르는 전류가 도 16에 나타낸 전류 I1이다. 이때, N형 보텀층(7A)은 도 16에 도시하지 않은 부분에 있어서 내부전압 VDD에 접속되어 있다.However, since the charge accumulated in the junction capacitor C11 is given to the power supply wiring WR11 through the N-type bottom layer 7A, the N-type well layer 4, the N-type impurity layer 45, and the contact hole CH11, the power supply wiring WR11. By suppressing the voltage drop of, the internal voltage VDD can be maintained at a constant value. The current flowing at this time is the current I1 shown in FIG. At this time, the N-type bottom layer 7A is connected to the internal voltage VDD in the portion not shown in FIG.

또한, P형 웰층(2)을 두껍게 함으로써, P형 웰층(5)과의 거리를 짧게 하여, P형 웰층(5)의 저항 R12를 저감할 수 있고, 센스앰프의 동작에 있어서 전원 배선 WR12의 전압상승을 저감할 수 있다.Further, by thickening the P-type well layer 2, the distance to the P-type well layer 5 can be shortened, and the resistance R12 of the P-type well layer 5 can be reduced, and the power supply wiring WR12 of the sense amplifier can be reduced. Voltage rise can be reduced.

즉, 인버터 IV1∼IV4의 동작에 있어서, NMOS 트랜지스터 MN1를 온함으로써 인버터 인에이블 배선 VNL의 배선기생용량 C14이 NM0S 트랜지스터 MN1를 통해 전원 배선 WR12에 가해져, 일시적으로 접지전압 GND(도 15)이 상승한다.That is, in the operation of the inverters IV1 to IV4, by turning on the NMOS transistor MN1, the wiring parasitic capacitance C14 of the inverter enable wiring VNL is applied to the power supply wiring WR12 via the NM0S transistor MN1, and the ground voltage GND (Fig. 15) temporarily rises. do.

그러나, P형 웰층(5)의 저항 R12가 작아져 있기 때문에, 전원 배선 WR12으로부터는, 콘택홀 CH21, P형 불순물층(55), P형 웰층(5), 에피택셜층(3) 및 N형 웰층(2)을 통해 반도체 기판(1)에 전류가 흘러, 전원 배선 WR12의 전압상승을 억제하고, 접지전압 GND를 일정값으로 유지할 수 있다. 이때에 흐르는 전류가 도 16에 나타낸 전류 I2이다. 이때, 반도체 기판(1)은 접지전압 GND에 접속되어 있다.However, since the resistance R12 of the P-type well layer 5 is smaller, the contact hole CH21, the P-type impurity layer 55, the P-type well layer 5, the epitaxial layer 3, and the N from the power source wiring WR12. A current flows into the semiconductor substrate 1 through the type well layer 2, thereby suppressing the voltage rise in the power supply wiring WR12 and maintaining the ground voltage GND at a constant value. The current flowing at this time is the current I2 shown in FIG. At this time, the semiconductor substrate 1 is connected to the ground voltage GND.

이와 같이, 본 실시예 2의 인버터(200)에서는, 대기상태로부터 동작상태에의 천이에 있어서, 인버터 IV1∼IV4에 주어지는 내부전압 VDD 및 접지전압 GND를 일정값으로 유지할 수 있기 때문에, 인버터 IV1∼IV4을 정상적으로 동작시킬 수 있다.As described above, in the inverter 200 of the second embodiment, since the internal voltage VDD and the ground voltage GND given to the inverters IV1 to IV4 can be maintained at a constant value in the transition from the standby state to the operating state, the inverters IV1 to IV4 can operate normally.

이때, 도 16에 나타낸 바와 같이, 인버터(200)의 N형 보텀층(7A)은 P형 웰층(6)의 하부 및 N형 웰층(4)의 하부에 연속하도록 설치되어 있고, 접합용량 C11은 큰 값이 된다.At this time, as shown in FIG. 16, the N-type bottom layer 7A of the inverter 200 is provided so as to be continuous to the lower portion of the P-type well layer 6 and the lower portion of the N-type well layer 4. This is a large value.

<C. 본 발명의 적용예><C. Application Examples of the Present Invention>

이상 설명한 실시예 1 및 2에 있어서는, 각각 DRAM 및 인버터에 본 발명을 적용하는 예에 관해 설명하였지만, 본 발명은 전원 배선(접지배선을 포함한다)의 전위를 일정하게 유지할 필요가 있는 반도체장치에 대해 유효하여, NAND 회로, NOR회로, XOR 회로, SRAM 메모리셀, 트랜스미션 게이트, 도미노 로직회로 등에 있어서도 적용가능하다. 또한, 아날로그회로, RF(Radio Frequency) 회로, 디지털회로 등의 임의의 회로의 액티브시에, 내부전압 VDD와 접지전압 GND를 전원공급하고, 스탠바이시에는 전원공급하지 않는 회로계통에 있어서 본 발명의 구조를 적용함으로써, 동일한 효과를 발휘한다.In Examples 1 and 2 described above, an example in which the present invention is applied to a DRAM and an inverter has been described. However, the present invention relates to a semiconductor device in which the potential of the power supply wiring (including the grounding wiring) needs to be kept constant. It is effective for a NAND circuit, a NOR circuit, an XOR circuit, an SRAM memory cell, a transmission gate, a domino logic circuit, and the like. In addition, the circuit system does not supply the internal voltage VDD and the ground voltage GND at the time of activation of any circuits such as analog circuits, RF (Radio Frequency) circuits, digital circuits, and the like. By applying the structure, the same effect is obtained.

또한, 실시예 1에 있어서는 DRAM에 사용되는 센스앰프의 전원 배선(접지배선을 포함한다)의 전위를 일정하게 유지하는 구성에 관해 나타내었지만, 센스앰프의 구성은 도 2에 나타낸 구성에 한정되는 것은 아니며, 또한, 본 발명의 적용은 DRAM에 사용되는 센스앰프에 한정되는 것이 아니다.In addition, in Example 1, although the structure which hold | maintains the electric potential of the power supply wiring (including earth wiring) of the sense amplifier used for DRAM was shown constant, the structure of a sense amplifier is not limited to the structure shown in FIG. In addition, the application of the present invention is not limited to the sense amplifier used for DRAM.

예를 들면, SRAM, 플래시 메모리, EEPROM, MRAM(Magnetic Random Access Memory), NR0M(Nitride Read Only Memory) 등의 반도체장치에 탑재된 센스앰프에도 적용가능하며, 동일한 효과를 발휘하는 것은 말할 필요도 없다.For example, it can be applied to sense amplifiers mounted in semiconductor devices such as SRAM, flash memory, EEPROM, magnetic random access memory (MRAM), and nitride read only memory (NR0M), and needless to say. .

여기서, MRAM이란, 절연체를 2개의 강자성체에 끼우는 것으로 얻어지는 자기터널접합(Magnetic Tunnel Junction: MTJ)을 메모리소자에 이용한 메모리로서, 메모리셀을 구성하는 자기터널접합소자의 2개의 강자성체의 자화의 방향이 같거나, 또는, 상반되는 방향이 되도록 외부자계로 제어하며, 자화의 방향이 같거나, 또는, 상반되는 방향의 상태를 0, 또는 1에 대응시켜 데이터를 기억한다. 이때, 데이터의 기록은, 워드선 및 비트선에 소정전류를 흘려 발생한 자계를 사용하여, 한쪽의 강자성체의 자화의 방향을 바꾸는 것에 의해 행한다.Here, MRAM is a memory using a magnetic tunnel junction (MTJ) obtained by sandwiching an insulator into two ferromagnetic materials for a memory device, and the direction of magnetization of the two ferromagnetic materials of the magnetic tunnel junction device constituting the memory cell is different. The external magnetic field is controlled so as to be in the same or opposite directions, and data is stored in a manner in which the directions of the magnetizations are the same or in opposite directions to 0 or 1. At this time, data writing is performed by changing the direction of magnetization of one ferromagnetic material by using a magnetic field generated by flowing a predetermined current through the word line and the bit line.

또한, NR0M은, MOS 트랜지스터의 게이트절연막에 해당하는 부분이, 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 실리콘산화막으로 구성되는 다층막(이것을 ONO막으로 호칭한다)으로 되어 있고, 게이트전극에 소정의 양의 전압을 준 상태에서, 드레인층에 제공하는 전압 및 소스층에 제공하는 전압을 서로 교체하여 제공하는 것으로, ONO 막의 실리콘질화막에 있어서, 서로 다른 2개의 개소에 각 1비트의 정보를 기억하는 메모리이다.In the NR0M, the portion corresponding to the gate insulating film of the MOS transistor is a multilayer film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film (this is called an ONO film), and a predetermined amount of voltage is applied to the gate electrode. In this state, the voltage to be provided to the drain layer and the voltage to be provided to the source layer are provided to be interchanged with each other. In the silicon nitride film of the ONO film, the memory stores one bit of information in two different places.

이것은, 실리콘질화막 내에 축적된 전자는, 실리콘질화막 내부를 횡방향(게이트 길이방향)으로는 확산하기 어려운 것을 이용한 것이다.This is because electrons accumulated in the silicon nitride film are difficult to diffuse in the silicon nitride film in the transverse direction (gate length direction).

그리고, 드레인층 및 소스층에 적절한 전압을 제공한 경우에, 소스-드레인 사이에 채널전류가 흐르는지 아닌지로, 정보의 판독을 행한다. 이때, 실리콘 질화막 중의 정보의 기억 개소, 즉 전자의 존재 개소가 소스층인지 드레인층인지로, 드레인층 및 소스층에 제공하는 전압을 교체한다.When appropriate voltages are provided to the drain layer and the source layer, information is read out whether or not a channel current flows between the source and the drain. At this time, the voltages provided to the drain layer and the source layer are replaced by whether the storage portion of the information in the silicon nitride film, that is, the presence of electrons is the source layer or the drain layer.

이때, 정보의 소거에 있어서는, 게이트전극에 소정의 양의 전압을 제공한 상태에서, 드레인층에 제공하는 전압 및 소스층에 제공하는 전압을 서로 교체하여 제공하는 것으로, 홀을 실리콘질화막 내부에 도입하여, 실리콘질화막 내에 축적된 전자를 소거한다.At this time, in erasing the information, while providing a predetermined amount of voltage to the gate electrode, the voltage to be provided to the drain layer and the voltage to be provided to the source layer are alternately provided to introduce holes into the silicon nitride film. The electrons accumulated in the silicon nitride film are erased.

본 발명의 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층이, 제 4 반도체층과 PN 접합을 형성하는 두께로 배치되고, 제 5 반도체층과 제 4 반도체층 사이에 접합용량을 갖기 때문에, 제 1 전원 배선에 기생용량에 기인하는 전압저하가 발생한 경우에는, 제 4 반도체층 및 제 3 반도체층을 통해 제 1 전원 배선에 접합용량으로부터 전하를 공급할 수 있어, 제 1 전원 배선의 전압을 일정값으로 유지할 수 있다. 또한, 제 5 반도체층을, 제 4 반도체층과 PN 접합을 형성하는 두께로 하는 것으로, 제 5 반도체층과 제 2 반도체층의 거리를 짧게 하여, 제 2 반도체층의 저항값을 저감할 수 있다. 그 결과, 제 2 전원 배선에 기생용량에 기인하여 전압상승이 발생한 경우에는, 제 2 전원 배선으로부터 제 2 반도체층을 통해 전하를 뽑아내는 것이 용이하게 되고, 제 2 전원 배선의 전압을 일정값으로 유지할 수 있다.According to the semiconductor device according to one aspect of the present invention, a fifth semiconductor layer of the first conductivity type disposed on the entire inner surface of the second semiconductor surface of the main semiconductor layer is arranged to have a thickness for forming a PN junction with the fourth semiconductor layer. And a junction capacitance between the fifth semiconductor layer and the fourth semiconductor layer, the first power supply wiring is routed through the fourth semiconductor layer and the third semiconductor layer when a voltage drop due to parasitic capacitance occurs in the first power supply wiring. Electric charge can be supplied from the junction capacitance, and the voltage of the first power supply wiring can be maintained at a constant value. In addition, by setting the fifth semiconductor layer to a thickness at which the fourth semiconductor layer and the PN junction are formed, the distance between the fifth semiconductor layer and the second semiconductor layer can be shortened and the resistance value of the second semiconductor layer can be reduced. . As a result, when a voltage rise occurs due to parasitic capacitance in the second power supply wiring, it is easy to extract charges from the second power supply wiring through the second semiconductor layer, and the voltage of the second power supply wiring is kept constant. I can keep it.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 에피택셜층을 주반도체층으로 하기 때문에, 동작특성이 우수한 반도체장치를 얻을 수 있다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, since the epitaxial layer is used as the main semiconductor layer, a semiconductor device excellent in operating characteristics can be obtained.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, SOI층인 주반도체층이 전기적으로 절연되기 때문에, 주반도체층의 전위 고정이 용이하게 된다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, since the main semiconductor layer, which is the SOI layer, is electrically insulated, it is easy to fix the potential of the main semiconductor layer.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 제 4 반도체층이, 제 3 반도체층의 저면에도 접촉하도록 배치되어 있기 때문에, 제 4 반도체층의 면적이 증가하여 접합용량을 증가시킬 수 있어, 제 1 전원 배선의 전압을 확실히 일정값으로 유지할 수 있다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, since the fourth semiconductor layer is arranged to contact the bottom surface of the third semiconductor layer, the area of the fourth semiconductor layer can be increased to increase the bonding capacity, The voltage of the first power supply wiring can be surely maintained at a constant value.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 제 5 반도체층의 제 2 영역의 두께가, 제 1 영역의 두께보다도 두껍게, 제 2 영역이 제 2 반도체층의 방향으로 돌출하도록 배치되어 있기 때문에, 제 2 반도체층과 제 5 반도체층 사이의 거리가 짧아져, 제 2 반도체층의 저항값을 더욱 저감시키는 수 있어, 제 2 전원 배선으로부터 제 2 반도체층을 통해 전하를 뽑아내는 것이 더욱 용이하게 되어, 제 2 전원 배선의 전압을 확실하게 일정값으로 유지할 수 있다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, since the thickness of the second region of the fifth semiconductor layer is arranged so as to protrude in the direction of the second semiconductor layer, the second region is thicker than the thickness of the first region. The distance between the second semiconductor layer and the fifth semiconductor layer is shortened, so that the resistance value of the second semiconductor layer can be further reduced, and it is easier to extract charges from the second power supply wiring through the second semiconductor layer. Thus, the voltage of the second power supply wiring can be reliably maintained at a constant value.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 제 5 반도체층의, 제 1 영역과 제 2 영역의 경계부에 접촉하는 플러그층에 의해 제 5 반도체층이 제 2 전압으로 고정되기 때문에, 제 1 영역과 제 2 영역에서 별개로 플러그층을 설치하는 경우에 비해, 점유면적을 삭감하는 효과가 있다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, since the fifth semiconductor layer is fixed to the second voltage by the plug layer in contact with the boundary between the first region and the second region of the fifth semiconductor layer, Compared with the case where the plug layer is provided separately in the region and the second region, the occupied area is reduced.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 제 1 및 제 2 전원 배선의 전압을 일정값으로 유지함으로써, 센스앰프를 구성하는 트랜지스터의 구동능력이 저감하지 않고, 비트선 상의 정보를 센스하여 변별하기까지의 지연시간을 짧게 유지할 수 있어, 센스앰프의 센스속도의 저하를 방지할 수 있다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, by maintaining the voltage of the first and second power supply wiring at a constant value, the driving ability of the transistors constituting the sense amplifier is not reduced, and the information on the bit line is sensed. The delay time to discrimination can be kept short, and the fall of the sense speed of a sense amplifier can be prevented.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치에 따르면, 제 1 및 제 2 전원 배선의 전압을 일정값으로 유지함으로써, 인버터를 정상으로 동작시킬 수 있다.According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, the inverter can be operated normally by maintaining the voltages of the first and second power supply wirings at a constant value.

본 발명의 일면에 관한 반도체장치의 제조방법에 따르면, 제 1 도전형의 불순물을 비교적 고농도로 갖는 기판을 900℃∼1200℃의 온도범위에서, 30분 이상 가열하는 것으로, 반도체 기판 중의 제 1 도전형의 불순물을 확산시켜, 제 5 반도체층을 형성하기 때문에, 제 5 반도체층을 용이하게 형성할 수 있다.According to the method of manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, a substrate having a relatively high concentration of impurities of the first conductivity type is heated for 30 minutes or more in a temperature range of 900 ° C to 1200 ° C, thereby providing a first conductivity in the semiconductor substrate. Since the fifth semiconductor layer is formed by diffusing the impurities of the die, the fifth semiconductor layer can be easily formed.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치의 제조방법에 따르면, 공정 (b)로서 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 소자분리 절연막을 형성하는 공정을 겸용하기 때문에, 전용의 열처리공정을 사용하는 경우에 비해, 공정을 간략화할 수 있다.According to the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the step (b) serves to selectively form an element isolation insulating film inside the first main surface of the main semiconductor layer. Compared with the case of using, a process can be simplified.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치의 제조방법에 따르면, 반도체 기판의 가열시간이, 150분 내지 400분이기 때문에, 제 5 반도체층을, 제 4 반도체층과 PN 접합을 형성하는 두께로 확실히 형성할 수 있다.According to the semiconductor device manufacturing method according to another aspect of the present invention, since the heating time of the semiconductor substrate is from 150 minutes to 400 minutes, the fifth semiconductor layer is reliably at a thickness for forming the PN junction with the fourth semiconductor layer. Can be formed.

본 발명의 또 다른 일면에 관한 반도체장치의 제조방법에 의하면, 제 5 반도체층을 이온주입으로 형성하기 때문에, 제 5 반도체층의 두께 등의 제어성이 좋다.According to the semiconductor device manufacturing method according to another aspect of the present invention, since the fifth semiconductor layer is formed by ion implantation, controllability such as the thickness of the fifth semiconductor layer is good.

Claims (3)

반도체 기판의 주표면 전체면에 배치되고, 그것의 윗쪽에 복수의 배선층이 배치되는 제 1 도전형의 주반도체층과,A main semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire main surface of the semiconductor substrate and having a plurality of wiring layers disposed thereon; 상기 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체층과,A first semiconductor layer of a first conductivity type selectively disposed inside a first main surface of the main semiconductor layer; 상기 제 1 반도체층을 사이에 끼우도록, 상기 제 1 반도체층에 인접하여 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 2 반도체층 및 제 2 도전형의 제 3 반도체층과,A second conductive layer of a first conductive type and a second conductive type selectively disposed in the first main surface of the main semiconductor layer adjacent to the first semiconductor layer so as to sandwich the first semiconductor layer therebetween A third semiconductor layer, 적어도 상기 제 1 반도체층의 저면에 접하도록, 상기 제 1 반도체층 하부의 상기 주반도체층 내부에 선택적으로 배치된 제 2 도전형의 제 4 반도체층과,A fourth semiconductor layer of the second conductivity type selectively disposed in the main semiconductor layer below the first semiconductor layer so as to be in contact with at least a bottom surface of the first semiconductor layer; 상기 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층을 구비하고,A fifth semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire inner surface of the second main surface of the main semiconductor layer, 상기 제 5 반도체층은, 상기 제 4 반도체층과 PN 접합을 형성하는 두께로 배치되며, 상기 제 5 반도체층과 상기 제 4 반도체층 사이에 접합용량을 갖고,The fifth semiconductor layer is disposed to a thickness that forms a PN junction with the fourth semiconductor layer, and has a bonding capacity between the fifth semiconductor layer and the fourth semiconductor layer. 상기 복수의 배선층은,The plurality of wiring layers, 제 1 전압이 공급되는 제 1 전원 배선과,A first power supply wire to which a first voltage is supplied; 제 1 전압보다도 낮은 제 2 전압이 공급되는 제 2 전원 배선을 가지며,Has a second power supply wiring to which a second voltage lower than the first voltage is supplied; 상기 제 3 반도체층은, 상기 제 1 전원 배선에 전기적으로 접속되고,The third semiconductor layer is electrically connected to the first power supply wiring, 상기 제 2 반도체층은, 상기 제 2 전원 배선에 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 반도체장치.And the second semiconductor layer is electrically connected to the second power supply wiring. 반도체 기판의 주표면 전체면에 배치되고, 그것의 윗쪽에 복수의 배선층이 배치되는 제 1 도전형의 주반도체층과,A main semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire main surface of the semiconductor substrate and having a plurality of wiring layers disposed thereon; 상기 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체층과,A first semiconductor layer of a first conductivity type selectively disposed inside a first main surface of the main semiconductor layer; 상기 제 1 반도체층을 사이에 끼우도록, 상기 제 1 반도체층에 인접하여 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 2 반도체층 및 제 2 도전형의 제 3 반도체층과,A second conductive layer of a first conductive type and a second conductive type selectively disposed in the first main surface of the main semiconductor layer adjacent to the first semiconductor layer so as to sandwich the first semiconductor layer therebetween A third semiconductor layer, 적어도 상기 제 1 반도체층의 저면에 접하도록, 상기 제 1 반도체층 하부의 상기 주반도체층 내부에 선택적으로 배치된 제 2 도전형의 제 4 반도체층과,A fourth semiconductor layer of the second conductivity type selectively disposed in the main semiconductor layer below the first semiconductor layer so as to be in contact with at least a bottom surface of the first semiconductor layer; 상기 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층을 구비하는 반도체장치의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of a semiconductor device comprising a fifth semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire inner surface of the second main surface of the main semiconductor layer, (a) 상기 반도체 기판으로서 제 1 도전형의 불순물을 비교적 고농도로 갖는 기판을 준비하는 공정과,(a) preparing a substrate having a relatively high concentration of impurities of a first conductivity type as said semiconductor substrate, (b) 상기 반도체 기판의 주표면 전체면에 상기 주반도체층을 형성한 후, 상기 제 1 내지 제 4 반도체층을 형성하기 전에, 상기 반도체 기판을 900℃∼1200℃의 온도범위에서, 30분 이상 가열함으로써, 상기 반도체 기판 중의 상기 제 1 도전형의 불순물을 확산시켜 상기 제 5 반도체층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.(b) After forming the main semiconductor layer on the entire main surface of the semiconductor substrate, and before forming the first to fourth semiconductor layers, the semiconductor substrate is 30 minutes in a temperature range of 900 ℃ to 1200 ℃ And a step of diffusing the first conductive type impurity in the semiconductor substrate to form the fifth semiconductor layer by the above heating. 반도체 기판의 주표면 전체면에 배치되고, 그것의 윗쪽에 복수의 배선층이 배치되는 제 1 도전형의 주반도체층과,A main semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire main surface of the semiconductor substrate and having a plurality of wiring layers disposed thereon; 상기 주반도체층의 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체층과,A first semiconductor layer of a first conductivity type selectively disposed inside a first main surface of the main semiconductor layer; 상기 제 1 반도체층을 사이에 끼우도록, 상기 제 1 반도체층에 인접하여 상기 주반도체층의 상기 제 1 주표면 내부에 선택적으로 배치된 제 1 도전형의 제 2 반도체층 및 제 2 도전형의 제 3 반도체층과,A second conductive layer of a first conductive type and a second conductive type selectively disposed in the first main surface of the main semiconductor layer adjacent to the first semiconductor layer so as to sandwich the first semiconductor layer therebetween A third semiconductor layer, 적어도 상기 제 1 반도체층의 저면에 접하도록, 상기 제 1 반도체층 하부의 상기 주반도체층 내부에 선택적으로 배치된 제 2 도전형의 제 4 반도체층과,A fourth semiconductor layer of the second conductivity type selectively disposed in the main semiconductor layer below the first semiconductor layer so as to be in contact with at least a bottom surface of the first semiconductor layer; 상기 주반도체층의 제 2 주표면내 전체면에 배치된 제 1 도전형의 제 5 반도체층을 구비하는 반도체장치의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of a semiconductor device comprising a fifth semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the entire inner surface of the second main surface of the main semiconductor layer, 반도체 기판의 주표면 전체면에 상기 주반도체층을 형성한 후, 상기 제 1 내지 제 4 반도체층을 형성하기 전에, 상기 주반도체층의 전체면에 걸쳐 제 1 도전형의 불순물을 이온주입하여, 상기 제 5 반도체층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.After the main semiconductor layer is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate, and before forming the first to fourth semiconductor layers, the first conductive type impurities are ion implanted over the entire surface of the main semiconductor layer, And a step of forming the fifth semiconductor layer.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7269050B2 (en) * 2005-06-07 2007-09-11 Spansion Llc Method of programming a memory device
WO2006131986A1 (en) 2005-06-10 2006-12-14 Fujitsu Limited Semiconductor device, semiconductor system and semiconductor device manufacturing method
JP4392694B2 (en) * 2007-01-10 2010-01-06 エルピーダメモリ株式会社 Semiconductor memory device
US7974119B2 (en) 2008-07-10 2011-07-05 Seagate Technology Llc Transmission gate-based spin-transfer torque memory unit
US7936580B2 (en) * 2008-10-20 2011-05-03 Seagate Technology Llc MRAM diode array and access method
US9030867B2 (en) * 2008-10-20 2015-05-12 Seagate Technology Llc Bipolar CMOS select device for resistive sense memory
US7936583B2 (en) * 2008-10-30 2011-05-03 Seagate Technology Llc Variable resistive memory punchthrough access method
US7825478B2 (en) * 2008-11-07 2010-11-02 Seagate Technology Llc Polarity dependent switch for resistive sense memory
US8178864B2 (en) 2008-11-18 2012-05-15 Seagate Technology Llc Asymmetric barrier diode
US8203869B2 (en) 2008-12-02 2012-06-19 Seagate Technology Llc Bit line charge accumulation sensing for resistive changing memory
US8159856B2 (en) 2009-07-07 2012-04-17 Seagate Technology Llc Bipolar select device for resistive sense memory
US8158964B2 (en) 2009-07-13 2012-04-17 Seagate Technology Llc Schottky diode switch and memory units containing the same
US8648426B2 (en) 2010-12-17 2014-02-11 Seagate Technology Llc Tunneling transistors
US8513717B2 (en) * 2011-01-18 2013-08-20 Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
TWI674823B (en) * 2017-06-16 2019-10-11 矽品精密工業股份有限公司 System and method for automatic layout
WO2019232705A1 (en) * 2018-06-06 2019-12-12 华为技术有限公司 Transistor circuit, and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980033199A (en) * 1996-10-29 1998-07-25 가나이 츠토무 Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof and semiconductor wafer and manufacturing method thereof
US6207998B1 (en) * 1998-07-23 2001-03-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with well of different conductivity types
JP2001185694A (en) * 1999-12-22 2001-07-06 Nec Ic Microcomput Syst Ltd Semiconductor storage device
KR20010096597A (en) * 2000-04-12 2001-11-07 포만 제프리 엘 Silicon on insulator field effect transistors having shared body contacts

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2543739B1 (en) * 1983-03-30 1986-04-18 Radiotechnique Compelec METHOD FOR PRODUCING A HIGH VOLTAGE BIPOLAR TRANSISTOR
FR2613131B1 (en) * 1987-03-27 1989-07-28 Thomson Csf INTEGRATED CIRCUIT PROTECTED AGAINST OVERVOLTAGES
KR0133973B1 (en) * 1993-02-25 1998-04-20 기다오까 다까시 Semiconductor memory
JPH0951041A (en) 1995-08-08 1997-02-18 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof
JP3958388B2 (en) 1996-08-26 2007-08-15 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor device
JP3782227B2 (en) * 1997-03-11 2006-06-07 株式会社東芝 Semiconductor memory device
JP2002203956A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP3812421B2 (en) * 2001-06-14 2006-08-23 住友電気工業株式会社 Horizontal junction field effect transistor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980033199A (en) * 1996-10-29 1998-07-25 가나이 츠토무 Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof and semiconductor wafer and manufacturing method thereof
US6207998B1 (en) * 1998-07-23 2001-03-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with well of different conductivity types
JP2001185694A (en) * 1999-12-22 2001-07-06 Nec Ic Microcomput Syst Ltd Semiconductor storage device
KR20010096597A (en) * 2000-04-12 2001-11-07 포만 제프리 엘 Silicon on insulator field effect transistors having shared body contacts

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